热工基础 第一章 基本概念

温标
温度的数值表示方法，常用的温标有：
(1) 热力学温标，T (K)（水的三相点为基准点，273.16K） (2) 摄氏温标，t (oC) (3) 华氏温标，tf (oF)
������ = ������ + 273.15 ������ ������������] ������ = 5 (������ − 32) [ 9 ������


1.1 热力系统
1.2 状态参数 1.3 平衡状态 1.4 准静态过程及可逆过程 1.5 功和热量

热力学状态(状态) 系统中工质在某瞬间所呈现的宏观物理状态。
状态参数 用来描述工质状态的物理量，比如p, v, T, u, h, s等。

工质 实现热、功转换的工作物质，如空气、水蒸气、 制冷剂等。
������������ = ������������������ ������ (m kg) ������������ ������ = ������������ (1 kmol)
������������ = ������������������ (n kmol)

理解热力学的有关基本概念，了解引出这 些基本概念的意义和作用。
掌握热力学系统、热力学状态与状态参数、 理想气体状态方程式、平衡状态、热力学 过程与循环、比熵、准静态过程和可逆过 程、状态参数坐标图等概念。 熟练应用功和热量的计算式。




1.1 热力系统
1.2 状态参数 1.3 平衡状态 1.4 准静态过程及可逆过程 1.5 功和热量

系统：是被人为分离出来，作为研究对象
的物质的总称。

外界：系统以外的其他物质(物体)。 边界：系统与外界的分界面。
气缸活塞 外界 Ⅰ （环境） 系统
Ⅰ
管道
Ⅱ
流动介质
系统
系统
外界
边界
外界
边界
Ⅱ
边界
边界可以是真实存在的，也可以是虚拟的，可 以是固定的，也可以是运动的

系统分为闭口系统、开口系统、绝热系统、孤立


状态参数是状态的单值函数，值取决于工质所处 状态，与过程无关
设x为任意状态参数，则
������2 ������1
������������ = ������2 − ������1 ,
������������ = 0
若x = f(y, z)，则可得 ������������ ������������ ������������ = ������������ + ������������ ������������ ������������ 状态参数的积分与路径,状态参数 的微量是一个全微分
绝对压力高出当地大气压的数值。
������������ = ������ − ������������ ������������ ������ = ������������ + ������������
测量仪表
压力表 U型管测量计
常用单位
Mpa Pa 或 mmH20
(3) 真空度 pv
绝对压力低于当地大气压的数值。
有 系 统
限 外 界
孤立系统
合理选择系统是进 行热力系统正确分 析求解的前提
一方面将一个对象抽象 成什么系统
第二方面，系统的边界 在哪
绝热系统可否与外界交换功?
可以，系统与外界没有热量交换，就是绝热系统
开口系统可不可以是绝热系统？
可以，工质在越过边界时，其热力学能也越过了 边界，但热能不是热量，只要外界与系统没有热 量交换，就是绝热系统

比体积和密度(v，ρ) ������ = ������ =
������ ������ ������ ������
������������/������3 ������3 /������������
密度单位体积内物质的质量
比体积指的是单位质量的物质所占的体积
比体积是一个状态参数，则密度肯定也是工质的一个状态

压力也就是在物理学中的压强(点击)，按照分子 动力学的观点，气体压力是大量分子与容器避免 之间碰撞产生的宏观现象
������ ������ = [������/������2 ] ������
可以用绝对压力、表压力和真空度三种形式表示。
(1) 绝对压力 p
工质的真实压力，为状态参数。
(2) 表压力 pg
系统、简单可压缩系统等。
绝热系统指的是系统与外界不存在热交换
W
闭口系统指的是系统与外界没有物质交换（控制质量系统）
Leabharlann Baidu
W
Q Q
开口系统指的是系统与外界有物质交换，但是一个划定的 空间范围（控制容积系统）
孤立系统：与外界没有功、热、物质交换的系统
严格来讲，自然界是不可 能存在完全绝热和孤立的 系统，但工程上存在无限 接近绝热或孤立的系统， 那么绝热系统与孤立系统 的概念具有指导的意义。
态参数也不会随时间改变。

当系统与外界有功、热交换时，保持平衡状态的
条件是系统内外处于力的平衡和热的平衡。

反映p、v、T三个状态参数之间关系的表达式。
������ ������, ������, ������ = 0
p p1 1 2
p2
p-v图
v1 v2 v

分子不占体积 分子间无作用力
p就是压力，单位为pa， v为比体积，单位为 m3/kg，T为温度，单位 是K,计算时候采用国标
参数,两者互不独立，常以比体积作为状态参数。
表压力或真空度能否作为状态参数
进行热力计算?
不能，因为这两者都并非物质的绝对压力，只有 绝对压力可以作为状态参数进行热力计算
真空度越大，被测对象的实际压力
是越大还是越小？
越小，因为实际压力等于当地大气压减去真空度。


1.1 热力系统
1.2 状态参数 1.3 平衡状态 1.4 准静态过程及可逆过程 1.5 功和热量
系统中各处压力、温度均匀一致的状态，称为平衡状态。
当系统处于平衡状态的时候，系统中所有的状态参数都有
确定的数值，并且是一个定值。只有处于平衡状态的系统，
它的所有状态参数才会有确定的数值。

如果没有外界影响，平衡状态不会发生破坏，状
������������ = ������������ − ������ ������������ ������ = ������������ − ������������
pg pb p>pb p pv p pb
p=0
p<pb

温度
表示物体冷热程度的物理量。相互接触的物体，当 他们的温度相同时，则表示他们处于热平衡