工程热力学基本知识

第一节 基本概念
七、循环和循环功
循环：循环是指气体经过几个过程又回到其起始的状态。
循环的整个过程在压容图上构成一个闭合的曲线。
在这个循环中，气体状态从起始
P2
(P2 ,V2)
状态P1V1到P2V2，又原路返回到
P1V1。外界对系统作功和系统对外
P1
(P1 ,V1)
作功完全相等，净功为零！
O
V2
V1
第0章 工程热力学基本知识
P1V1
P2V2
Biblioteka Baidu
P1
FP2
f
第0章 工程热力学基本知识
第一节 基本概念
六、压容坐标图及功量
由于 pv ? R T
用两个独立的状态参数可以确定气 体的状态。
P1V1
P2V2
P
P1V1
? ? W ? V2 P d V W ? ? ? V2 P d V
V1
V1
P2V2
W
V 0
P ? RT V
第0章 工程热力学基本知识
p0
p
当 p > p0 当 p < p0
表压力 pe 真空度 pv
p ? p0 ? pe p ? p0 ? pv
第0章 工程热力学基本知识
第一节 基本概念
二、气体状态参数与状态方程
3.比容 单位质量物质所占的容积，称为比容，代表符
号V 。单位 m 3/kg
第0章 工程热力学基本知识
第一节 基本概念
第0章 工程热力学基本知识
第一节 基本概念
二、气体状态参数与状态方程 1.温度与温标
温度是表征物体冷热程度的物理量。温度的 数值表示被称为温标。 ①摄氏温标：代表符号为 t，单位℃。 ②开氏温标（绝对温标）：代表符号为 T，单位 为K。T=t+273 ．15 ③华氏温标：T ℉ = 1.8t℃ + 32
系统
外界：系统以外的所有物质
边界 ( 界面 ) ：系统与外界的分界面
第0章 工程热力学基本知识
第一节 基本概念
一、热力系统 1、系统 (system) 与边界 (boundary)
固定、活动
真实、虚构
边界特性
第0章 工程热力学基本知识
第一节 基本概念
一、热力系统 1、系统 (system) 与边界 (boundary) 热力系统分类以系统与外界关系划分：
七、循环和循环功
高温热源
Q1 ? Q2 ? W
Q1
Q0 ? W ? Q1 ? Q2
?t
?
Q1 ? Q2 Q1
?
W Q1
? 1?
Q2 Q1
W
Q2
低温热源
第0章 工程热力学基本知识
第一节 基本概念
七、循环和循环功
高温热源
这个循环是逆时针进行，通常称为 逆循环。工质对外作负功（外界对系 P 统作了功），系统向外界放出热量。
二、气体状态参数与状态方程 4.理想气体状态方程
pv ? R T
p1v1 ? p2v2 ? R
T1
T2
第0章 工程热力学基本知识
第一节 基本概念
三、比热与绝热指数
单位体积或质量的物体（物质）温度升高1℃所需的
热量。
不同的物质比热不同，同一种物质在不同状态、不同
的热力过程中，比热也不同。
问题：在定压状态下加热 1公斤气体升高 1℃，定容状
工质在循环过程中放热或者吸热的情况。
dq ? Tds
T ? f (s)
q?
?s 2 s1
f (s)ds
第0章 工程热力学基本知识
第一节 基本概念
五、热力过程
工质参数（ P、V、T）的一系列状态变化过程称 为热力过程。
用手推动活塞和放松活塞，加热气缸活塞会 向外走，冷却气缸活塞向内走，都是一个热力过 程。
是否传质
开口系
闭口系
是否传热
非绝热系
绝热系
是否传功 是否传热、功、质
非绝功系 非孤立系
绝功系 孤立系
第0章 工程热力学基本知识
第一节 基本概念
一、热力系统
2.工质 定义：实现热能和机械能相互转化的媒介物质
对工质的要求 : 1）膨胀性; 3）热容量 5）对环境友善
2 ）流动性 4）稳定性，安全性
6）价廉，易大量获取
第一节 基本概念
七、循环和循环功
高温热源
这个循环中，工质对外作正功。
系统对外界作了功，系统向外界吸
Q1
收了热量。这个循环是顺时针进行，
常称为正循环
Q1 ? Q2 ? W
W
P2
(P2 ,V2)
Q0 ? W ? Q1 ? Q2
+
Q2
P1
(P1 ,V1)
O
V2
V1
低温热源
第0章 工程热力学基本知识
第一节 基本概念
态下加热升高1℃，哪种需要的热量多？
c p ? cv ? R
k ? cp cv
第0章 工程热力学基本知识
第一节 基本概念
四、熵及温熵图 熵是导出的一个状态参数，它的定义式是
ds ? dq T
系统与外界交换的（微元）热量 热力过程时的温度
第0章 工程热力学基本知识
第一节 基本概念
四、熵及温熵图 温熵图：温熵图也叫示热图。在该图中可以看出
?
? 为什么有的机械省油？有的机械费油？ ? 为什么有的汽车加速性能好？有的差？ ? 为什么有的机械或车辆舒适性差？有的好？ ? 什么因素影响制动性能？。。。 我们通过对工程机械性能及影响因素的研究，从
中找出提高性能的方法！
第0章 工程热力学基本知识
第一节 基本概念
一、热力系统 1、系统 (system) 与边界 (boundary) 热力系统(热力系、系统 ): 人为分割出来，作为 热力学研究对象的有限物质系统。
你所知道的最高温度和最低温度是多少？
第0章 工程热力学基本知识
第一节 基本概念
二、气体状态参数与状态方程 2.压力
气体压力是分子撞击容器内壁的结果，代表符 号P 。压力的单位是什么？
相对压力？绝对压力？真空度？
第0章 工程热力学基本知识
第一节 基本概念
二、气体状态参数与状态方程 2.压力
p
pe
pv
Q1
W
P2
(P2 ,V 2)
_ W?
Q1 ? Q2 ? W
P1
(P1 ,V1)
Q2
O
V2
V1
V
低温热源
第0章 工程热力学基本知识
第二节 热力学基本定律
一、热力学第一定律 能量守衡定律：
热量可以从一个物体传递到另一个物体，也 可以与机械能或其他能量互相转换，但是在转 换过程中，能量的总值保持不变。
q ? ?u?W
? 物质三态中 气态最适宜。
第0章 工程热力学基本知识
第一节 基本概念
一、热力系统 3.热源 定义：工质从中吸取或向之排出热能的物质系统。 高温热源（热源 -- heat source ） 低温热源（冷源— heat sink ） 恒温热源(constant heat reservoir) 变温热源
第0章 工程热力学基本知识
第二节 热力学基本定律
二、热力学第二定律 1. 克劳修斯表述：不可能把热量从低温物体传向高 温物体而不引起其它变化。 不可能创造出只从热源 吸收热量作而不向低温热源放热的热机。