工程热力学
工程热力学第一章 基本概念 热力系统
J
或 kJ
J/s W kJ/s kW
附： 1kWh 3600kJ
31
6．讨论 有用功(useful work)概念
Wu W Wl Wp
其中:
pb
f
W—膨胀功(compression/expansion work)； Wl—摩擦耗功； Wp＿排斥大气功。
例A7001331
1．功的力学定义 2．功的热力学定义：通过边界传递的能量其全部 效果可表现为举起重物。 3．可逆过程功的计算
W δW
1
2
pAdx pdV
1 1
2
2
▲功是过程量 ▲功可以用p-v图上过程线 与v轴包围的面积表示
30
4．功的符号约定： 系统对外作功为“+”
外界对系统作功为“-”
分 类
共同本质：由媒介物通过吸热—膨胀作功—排热
2
二、工质(working substance; working medium)
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 2）流动性 物质三态中 气态最适宜。
3）热容量
4）稳定性，安全性 5）对环境友善 6）价廉，易大量获取
pA F cos pb A ( f 0)
准静态过程，可逆
28
讨论： 1.可逆=准静态+没有耗散效应
2.准静态着眼于系统内部平衡，可逆着眼于
系统内部及系统与外界作用的总效果
3.一切实际过程不可逆
4.内部可逆过程的概念
5.可逆过程可用状态参数图上实线表示
29
1-6 功和热量
一、功(work)的定义和可逆过程的功
工程热力学
第1章基本概念1．1 本章基本要求深刻理解热力系统、外界、热力平衡状态、准静态过程、可逆过程、热力循环的概念，掌握温度、压力、比容的物理意义，掌握状态参数的特点。
1．2 本章难点1．热力系统概念，它与环境的相互作用，三种分类方法及其特点，以及它们之间的相互关系。
2．引入准静态过程和可逆过程的必要性，以及它们在实际应用时的条件。
3．系统的选择取决于研究目的与任务，随边界而定，具有随意性。
选取不当将不便于分析。
选定系统后需要精心确定系统与外界之间的各种相互作用以及系统本身能量的变化,否则很难获得正确的结论。
4．稳定状态与平衡状态的区分：稳定状态时状态参数虽然不随时间改变，但是靠外界影响来的。
平衡状态是系统不受外界影响时，参数不随时间变化的状态。
二者既有所区别，又有联系。
平衡必稳定,稳定未必平衡。
5．注意状态参数的特性及状态参数与过程参数的区别。
名词解释闭口系统、开口系统、绝热系统、孤立系统、热力平衡状态、准静态过程、可逆过程、热力循环第2章理想气体的性质2.1 本章基本要求熟练掌握理想气体状态方程的各种表述形式，并能熟练应用理想气体状态方程及理想气体定值比热进行各种热力计算。
并掌握理想气体平均比热的概念和计算方法。
理解混合气体性质，掌握混合气体分压力、分容积的概念。
2.2 本章难点1．运用理想气体状态方程确定气体的数量和体积等，需特别注意有关物理量的含义及单位的选取。
2．考虑比热随温度变化后，产生了多种计算理想气体热力参数变化量的方法，要熟练地掌握和运用这些方法，必须多加练习才能达到目的。
3．在非定值比热情况下,理想气体内能、焓变化量的计算方法，理想混合气体的分量表示法，理想混合气体相对分子质量和气体常数的计算 2.5 自测题一、是非题1．当某一过程完成后,如系统能沿原路线反向进行回复到初态,则上述过程称为可逆过程。
( )2．只有可逆过程才能在p-v 图上描述过程进行轨迹。
( )3．可逆过程一定是准静态过程,而准静态过程不一定是可逆过程。
工程热力学公式大全
工程热力学公式大全1.热力学第一定律：ΔU=Q-W其中，ΔU表示系统内能的变化，Q表示系统吸收的热量，W表示系统对外所做的功。
2.热力学第二定律（卡诺循环）：η=1-Tc/Th其中，η表示热机的热效率，Tc表示冷源温度，Th表示热源温度。
3.单级涡轮放大循环功率：W=h_1-h_2其中，h_1表示压缩机入口焓，h_2表示涡轮出口焓。
4.热力学性质之一：比热容C=Q/(m*ΔT)其中，C表示比热容，Q表示系统吸收的热量，m表示系统的质量，ΔT表示温度变化。
5.热力学性质之二：比焓变ΔH=m*C*ΔT其中，ΔH表示焓变，m表示系统的质量，C表示比热容，ΔT表示温度变化。
6.理想气体状态方程：PV=nRT其中，P表示气体的压力，V表示气体的体积，n表示气体的物质量，R表示气体常数，T表示气体的温度。
7.热机制冷效率：ε=(Qh-Qc)/Qh其中，ε表示热机的制冷效率，Qh表示热机吸收的热量，Qc表示热机传递给冷源的热量。
8.熵变表达式：ΔS=Q/T其中，ΔS表示熵变，Q表示系统吸收的热量，T表示温度。
9.热力学性质之三：比容变β=-(1/V)*(∂V/∂T)_P其中，β表示比容变，V表示体积，T表示温度，P表示压力。
10.工作物质循环效率η_cyc = W_net / Qin其中，η_cyc表示工作物质的循环效率，W_net表示净功，Qin表示输入热量。
这只是一小部分工程热力学公式的示例，实际上工程热力学涉及面较广，还有许多其他常用公式。
与热力学相关的公式使工程师能够更好地理解和解决与能量转换和热力学有关的问题，在工程设计和应用中起到重要的作用。
工程热力学-01 基本概念及定义
平衡状态1
p1 v1
p
p2
2
压容图 p-v图
平衡状态2
p1
1
p2 v2
O
v2
v1
v
12
1-4 状态方程式
在平衡状态下，由气态物质组成的系统，只要知道两个独立的 状态参数，系统的状态就完全确定，即所有的状态参数的数值随之 确定。这说明状态参数间存在某种确定的函数关系，状态参数之间 存在着确定的函数关系，这种函数关系就称为热力学函数。
（2）当系统处于热力学平衡状态时，只要没有外界的影响， 系统的状态就不会发生变化。
（3）整个系统可用一组具有确定数值的温度、压力及其他参
? 数来描述其状态。
10
经验表明，确定热力学系统所处平衡状态所需的独立状 态参数的数目，就等于系统和外界间进行能量传递方式的数 目。对于工程上常见的气态物质组成的系统，系统和外界间传递 的能量只限于热量和系统容积变化所作的功两种形式，因此只需 要两个独立的状态参数即可描述一个平衡状态。
3、平衡状态、稳定状态、均匀状态
（1）关于稳定状态与平衡状态
稳定状态时，状态参数虽不随时间改 变，但它是依靠外界影响来维持的。而平 衡状态是不受外界影响时，参数不随时间 变化的状态。
85℃ 20℃
90℃
15℃
铜棒
平衡必稳定，稳定未必平衡。
（2）关于均匀状态与平衡 水
质统称为外界。 通常选取工质作为热力学系统，把高温热源、低温热源
等其他物体取作外界。
3、边界 ——热力学系统和外界之间的分界面称为边界。
边界可以是固定的，也可以是移动的； 边界可以是实际的，也可以是假想的。
3
二、热力学系统的分类 依据——有无物质或能量的交换
工程热力学
第一章基本概念及定义一、填空题1、热量与膨胀功都是量，热量通过差而传递热能，膨胀功通过差传递机械能。
2、使系统实现可逆过程的条件是：（1），（2）。
3、工质的基本状态参数有、、。
4、热力过程中工质比热力学能的变化量只取决于过程的___________而与过程的路经无关。
5、热力过程中热力系与外界交换的热量，不但与过程的初终状态有关，而且与_______有关。
6、温度计测温的基本原理是。
二、判断题1、容器中气体的压力不变则压力表的读数也绝对不会改变。
（）2、无论过程是否可逆，闭口绝热系统的膨胀功总是等于初、终态的内能差。
（）3、膨胀功的计算式⎰=21pdvw，只能适用于可逆过程。
（）4、系统的平衡状态是指系统在无外界影响的条件下（不考虑外力场作用），宏观热力性质不随时间而变化的状态。
（）5、循环功越大，热效率越高。
（）6、可逆过程必是准静态过程，准静态过程不一定是可逆过程。
（）7、系统内质量保持不变，则一定是闭口系统。
（）8、系统的状态参数保持不变，则系统一定处于平衡状态。
（）9、孤立系统的热力状态不能发生变化。
（）10、经历一个不可逆过程后，系统和外界的整个系统都能恢复原来状态。
（）三、选择题1、闭口系统功的计算式21u u w -=（ ）。
（A ）适用于可逆与不可逆的绝热过程 （B ）只适用于绝热自由膨胀过程 （C ）只适用于理想气体绝热过程 （D ）只适用于可逆的绝热过程 2、孤立系统是指系统与外界（ ）。
（A ）没有物质交换 （B ）没有热量交换（C ）没有任何能量交换 （D ）没有任何能量传递与质交换 3、绝热系统与外界没有（ ）。
（A ）没有物质交换 （B ）没有热量交换 （C ）没有任何能量交换 （D ）没有功量交换 4、闭口系统与外界没有（ ）。
（A ）没有物质交换 （B ）没有热量交换 （C ）没有任何能量交换 （D ）没有功量交换 5、公式121q q t-=η适用于（ ）。
（A ）理想气体任意过程 （B ）理想气体可逆循环 （C ）任何工质可逆循环 （D ）任何工质任何循环 6、（ ）过程是可逆过程。
工程热力学知识点总结
工程热力学知识点总结一、热力学基本概念1.1 系统和环境1.2 状态量和过程量1.3 定态和非定态过程1.4 热平衡和热力学温度二、热力学第一定律2.1 能量守恒原理2.2 内能和焓2.3 热机效率和制冷系数三、热力学第二定律3.1 熵的概念与意义3.2 熵增原理与熵减原理3.3 卡诺循环及其效率四、物质的状态方程及其应用4.1 物态方程的概念与分类4.2 伯努利方程及其应用4.3 范德华方程及其应用五、相变热力学基础知识5.1 相变的基本概念5.2 相变过程中的物态方程5.3 相变焓和相变熵六、理想气体状态方程及其应用6.1 理想气体状态方程6.2 绝热过程中理想气体的温度压强关系6.3 恒容过程中理想气体内能变化七、混合气体热力学基础知识7.1 混合气体的概念7.2 混合气体的状态方程7.3 理想混合气体的热力学性质八、化学反应热力学基础知识8.1 化学反应的基本概念8.2 化学反应焓变和熵变8.3 反应平衡条件及其判定九、传热基础知识9.1 传热方式及其特点9.2 热传导方程及其解法9.3 对流传热及其换热系数十、工程热力学分析方法10.1 理想循环分析方法10.2 实际循环分析方法10.3 燃料空气循环分析方法十一、工程热力学实际应用11.1 能量转换装置的工作原理与性能分析11.2 能量转换装置的优化设计与运行控制11.3 工业过程中能量利用与节能技术总结：本文介绍了工程热力学知识点，包括了基本概念、第一定律和第二定律、物质状态方程及其应用、相变热力学基础知识、理想气体状态方程及其应用、混合气体热力学基础知识、化学反应热力学基础知识、传热基础知识、工程热力学分析方法和工程热力学实际应用。
这些知识点是工程热力学的核心内容，对于掌握能源转换与利用技术以及节能减排具有重要意义。
工程热力学
实现平衡的充要条件： 系统内部及系统与外界之间的一切不平衡 势差（力差、温差、化学势差）消失是系统实 现热力平衡状态的充要条件。
热力平衡状态满足： 热平衡：组成热力系统的各部分之间没有热量的 传递。 力平衡：组成热力系统的各部分之间没有相对位 移。
自然界的物质实际上都处于非平衡状态， 平衡只是一种极限的理想状态。 工程热力学通常只研究平衡状态。
1 2 Ek mc 2
E p mgz
系统的总储存能（简称总能）
热力学能 宏观动能
U
系统的储存能
Ek
即
宏观位能 系统的储存能
EP
E
E U Ek EP
1 2 e u c gz 2
1kg工质的总能为比总能：
二. 闭口系统的热力学第一定律表达式
能量平衡关系式： 输入系统的能量-输出系统的能量=系统总储存能
二、容积功
气缸
可逆过程的容积功在p—v图中的表示
飞轮 续41
热 源
左止点 右止点
p
1
2
w pdv
1
2
v
p 1
ｐ
21. p v 图上曲线下面的面积代表容积功 2. dv 0 有 w 0 w 称为膨胀功
dv 0 有 w 0 w 称为压缩功
q2 wnet
q1 热泵循环的经济性－热泵系数： wnet
热源
Q1
热机
W Q1 Q2
Q2
冷源
第二章 热力学第一定律
2.1 循环过程、热力学第一定律 2.2 闭口系的热力学第一定律表达式
2.3 开口系统的热力学第一定律表达式
2.1
循环过程、热力学第一定律
工程热力学(基本概念)
国际实用温标的固定点
平衡状态
平衡氢三相点 平衡氢沸点 氖沸点 氧三相点 氧冷凝点
国际实用温标指定
值
T，K
t，℃
13.81 -259.34
20.28 -252.87
20.102 -246.048
54.361 -218.789
90.183 -182.962
平衡状态
水三相点 水沸点
锌凝固点 银凝固点 金凝固点
一、热力过程
定义：热力系从一个状态向另一个状态变化时所经 历的全部状态的总和。
二、准平衡(准静态)过程
准平衡过程的实现
工程热力学 Thermodynamics
二、准平衡(准静态)过程
定义：由一系列平衡态组成的热力过程 实现条件：破坏平衡态存在的不平衡势差(温差、
力差、化学势差)应为无限小。 即Δp→0 ΔT→0 (Δμ→0)
工程热力学 Thermodynamics
三、可逆过程
力学例子：
定义： 当系统完成某一热力过程后，如果有可能使系统再
沿相同的路径逆行而恢复到原来状态，并使相互中所涉 及到的外界亦恢复到原来状态，而不留下任何变化，则 这一过程称为可逆过程。
实现条件：准平衡过程加无耗散效应的热力过程 才是可逆过程。
工程热力学 Thermodynamics
用来实现能量相互转换的媒介物质称为工质。
理想气体
工 质
实际气体
蒸气
工程热力学 Thermodynamics
二、平衡状态
（一）热力状态：热力系在某一瞬间所呈现的宏观
物理状况。(简称状态)
（二）平衡状态 1、定义：一个热力系统，如果在不受外界影响的条件下，
系统的状态能够始终保持不变，则系统的这种状态称为平衡 状态。
工程热力学的公式大全
工程热力学的公式大全1.热力学第一定律：ΔU=Q-W其中，ΔU代表内能的变化，Q代表系统吸收的热量，W代表系统对外界做功。
2.热力学第二定律：dS≥δQ/T其中，dS代表系统的熵变，δQ代表系统吸收的热量，T代表系统的绝对温度。
该定律表明在孤立系统中熵永不减少。
3.等容过程（内能不变）：Q=ΔU在等容过程中，系统发生的任何热量变化都会完全转化为内能的变化。
4.等压过程（体积不变）：W=PΔV在等压过程中，系统对外界所做的功等于系统内能的变化。
5.等温过程（温度不变）：W = Q = nRT ln(V2/V1)在等温过程中，系统对外界所做的功等于系统从初始状态到最终状态所吸收的热量。
6.等熵过程（熵不变）：Q=-W在等熵过程中，热量变化与对外界的功相等，系统的熵保持不变。
7.热机效率：η=1-(T2/T1)其中，η代表热机的效率，T2和T1分别代表工作物质的工作温度和热源的温度。
8.热泵效率：η=1-(T1/T2)其中，η代表热泵的效率，T1和T2分别代表热源的温度和工作物质的工作温度。
9.卡诺循环热机的效率上限：η=1-(T2/T1)卡诺循环是具有最高效率的热力循环，其效率仅取决于热源和冷源的温度。
10.纯物质气体的理想气体状态方程：PV=nRT其中，P代表压力，V代表体积，n代表物质的摩尔数，R为气体常数，T代表温度。
11.热力学温标：T(K)=T(°C)+273.15将摄氏温度转化为开尔文温标。
这只是一部分常用的工程热力学公式，还有其他更多的公式和关系式在工程热力学中发挥重要作用。
理解和应用这些公式可以帮助我们分析和解决实际工程问题，提高能源利用效率，促进工程技术的发展。
工程热力学-名词解释
1.第一章 基本概念及定义 2.热能动力装置：从燃料燃烧中得到热能，以及利用热能所得到动力的整套设备（包括辅助设备）统称热能动力装置。
3.工质：热能和机械能相互转化的媒介物质叫做工质，能量的转换都是通过工质状态的变化实现的。
4.高温热源：工质从中吸取热能的物系叫热源，或称高温热源。
5.低温热源：接受工质排出热能的物系叫冷源，或称低温热源。
6.热力系统：被人为分割出来作为热力学分析对象的有限物质系统叫做热力系统。
7.闭口系统：如果热力系统与外界只有能量交换而无物质交换，则称该系统为闭口系统。
（系统质量不变） 8.开口系统：如果热力系统与外界不仅有能量交换而且有物质交换，则称该系统为开口系统。
（系统体积不变） 9.绝热系统：如果热力系统和外界间无热量交换时称为绝热系统。
（无论开口、闭口系统，只要没有热量越过边界） 10.孤立系统：如果热力系统和外界既无能量交换又无物质交换时，则称该系统为孤立系统。
11.表压力：工质的绝对压力>大气压力时，压力计测得的差数。
12.真空度：工质的绝对压力<大气压力时，压力计测得的差数，此时的压力计也叫真空计。
13.平衡状态：无外界影响系统保持状态参数不随时间而改变的状态。
充要条件是同时到达热平衡和力平衡。
14.稳定状态：系统参数不随时间改变。
（稳定未必平衡） 15.准平衡过程(准静态过程)：过程进行的相对缓慢，工质在平衡被破环后自动恢复平衡所需的时间很短，工质有足够的时间来恢复平衡，随时都不致显著偏离平衡状态，那么这样的过程就称为准平衡过程。
它是无限接近于平衡状态的过程。
16.可逆过程：完成某一过程后，工质沿相同的路径逆行回复到原来的状态，并使相互作用所涉及的外界亦回复到原来的状态，而不留下任何改变。
可逆过程=准平衡过程+没有耗散效应（因摩擦机械能转变成热的现象）。
17.准平衡与可逆区别：准平衡过程只着眼工质内部平衡;可逆过程是分析工质与外界作用产生的总效果，不仅要求工质内部平衡，还要求工质与外界作用可以无条件逆复。
工程热力学知识点总结
工程热力学知识点总结一、基本概念1. 热力学系统热力学系统是指研究对象的范围，可以是一个物体、一个系统或者多个系统的组合。
根据系统与外界的物质交换和能量交换情况，将系统分为封闭系统、开放系统和孤立系统。
2. 热力学状态热力学状态是指系统的一种特定状态，由系统的几个宏观性质确定。
常用的状态参数有温度、压力、体积和能量等。
3. 热力学过程热力学过程是系统在一定条件下的状态变化。
常见的热力学过程有等温过程、绝热过程、等压过程和等容过程等。
4. 热力学平衡系统的平衡是指系统内各部分之间不存在宏观的能量或物质的不均匀性。
在平衡状态下，系统内各部分之间的宏观性质是不发生变化的。
5. 热力学势函数热力学势函数是描述系统平衡状态的函数，常见的有内能、焓、自由能和吉布斯自由能等。
二、热力学定律1. 热力学第一定律热力学第一定律是能量守恒定律的热力学表述。
它可以表述为：系统的内能变化等于系统对外界所做的功与系统吸收的热的代数之和。
2. 热力学第二定律热力学第二定律是热力学中一个非常重要的定律，它对能量转化的方向和效率进行了限制。
根据热力学第二定律，系统内部永远不会自发地将热量从低温物体传递到高温物体，这就是热机不能做功的原因。
3. 卡诺定理卡诺定理是热力学第二定律的一种推论，它指出在两个恒温热源之间进行热机循环时，效率最高的情况是卡诺循环。
4. 热力学第三定律热力学第三定律规定了在温度接近绝对零度时热容为零，即系统的熵在绝对零度时为常数。
三、热力学循环1. 卡诺循环卡诺循环是一种理想的热机循环，它采用绝热和等温两个可逆过程。
卡诺循环的效率是所有热机循环中最高的。
2. 斯特林循环斯特林循环是一种理想的外燃循环，它采用绝热和等温两个可逆过程。
斯特林循环比卡诺循环的效率低一些，但是实际上，在制冷机中应用得比较广泛。
3. 布雷顿循环布雷顿循环是一种理想的内燃循环，它采用等容和等压两个可逆过程。
布雷顿循环是内燃机的工作循环，应用比较广泛。
对工程热力学的认识
分子动力学模拟可以揭示微观尺度下的热力学过程和机理，为
工程热力学提供新的研究思路和方法。
多物理场耦合模拟技术应用
03
多物理场耦合模拟技术可以综合考虑多种物理场对工程热力建议
工程热力学与新能源技术深度融合
随着新能源技术的不断发展，工程热力学将在新能源的开 发利用中发挥更加重要的作用，二者将实现深度融合。
系统始末态体积相等的过程。
循环过程
系统由某一状态出发，经过一 系列变化又回到原来状态的过 程。
02
工程热力学在能源转换领 域应用
热机工作原理与效率分析
热机工作原理
热机是将热能转换为机械能的装置， 其工作原理基于热力学循环，包括吸 热、膨胀、放热和压缩四个基本过程。
效率分析
热机效率是衡量其性能的重要指标， 通过分析热力学循环中的能量转换和 损失，可以评估热机的效率并进行优 化。
可持续发展理念推广实践
绿色建筑设计
在建筑设计中充分考虑节能、环保等 因素，采用先进的节能技术和绿色建 筑材料，降低建筑能耗和环境影响。
公众环保意识提升
加强环保宣传和教育，提高公众的环 保意识和参与度，形成全社会共同关 注环保、参与环保的良好氛围。
循环经济模式
通过废弃物回收、再利用等方式，实 现资源的循环利用和经济的可持续发 展。
热力过程模拟实验
利用计算机仿真技术，模拟热力过程的动态行为，揭示热力过程的内 在机理。
热力设备故障诊断实验
针对热力设备常见故障，设计故障诊断实验方案，通过实验手段识别 故障类型及原因，为设备维修提供指导。
热力系统节能优化实验
针对热力系统能耗问题，开展节能优化实验研究，探究降低系统能耗 的有效途径和方法。
感谢观看
工程热力学(热力学第二定律)
TH
等效性证明：
QH
假设开尔文说法成立，克劳休斯说法不
WO QL
成立。
QL
开尔文的说法：
TL
不可能从单一热源取热使之完全变为功而
不引起其他变化。
克劳修斯的说法： 不可能把热量从低温物体传向高温物体而
不引起其他变化。
•工程热力学 Thermodynamics
二、热力学第二定律各种表述的等效性
等效性证明
定义： 所谓平均吸热温度(或平均放热温度)是工 质在变温吸热(或放热)过程中温度变化的积分平均值。
g
T
吸热量：
QH
TdS
e
A
g
平均吸热温度：
TH
QH S
e TdS
S
a Ti
g
e
同理，平均放热温度：TL
QL S
e TdS
S
D
热效率：t
1 QL QH
1 TLS TH S
t
1 TL TH
Om
放热？
解：（1）作热机时
Ñ Q QH QL 2000 810 0.7kJ/K
T TH TL 1000 300
可行、不可逆
（2）作制冷机时，按题设工作参数有
Ñ Q QH QL 2000 810 0.7kJ/K
T TH TL 1000 300
不可行
•工程热力学 Thermodynamics
TH TL
B
1 dc
O
v
QH QL 0 TH TL
微元不可逆循环a-b-c-d-a
QH QL 0
TH TL
整个不可逆循环1-A-2-B-1
QH QL 0
T 1A2 H
工程热力学
工程热力学
工程热力学是热力学在工程领域中的应用。
它研究和应用
热力学原理和方法来解决工程中与热能转化相关的问题，
包括热动力系统的能量转换、热工过程的性能分析和优化、热力装置的设计与运行等。
工程热力学主要涉及以下几个方面的内容：
1. 热力学基本概念和基本定律：研究热力学的基本概念，
如热力学系统、状态、过程等，以及热力学的基本定律，
如能量守恒定律、熵增定律等。
2. 热力学性质和性能分析：研究物质的热力学性质，包括
温度、压力、比容、比热等，以及利用这些性质来进行热
力学性能分析，如热力过程的能量平衡、热效率等。
3. 热力学循环和循环过程分析：研究热力学循环，如蒸汽循环、气体循环等，以及利用热力学方法来进行循环过程分析，如循环效率、功输出等。
4. 热力装置的设计与运行：应用热力学原理和方法来设计和优化热力装置，如发电厂、热交换器、锅炉等，并研究热力装置的运行参数和运行性能。
工程热力学在工程实践中具有重要的应用价值，可以为工程师提供热力学的理论支持和实际问题的解决方案，促进工程领域的能源利用和环境保护。
(完整版)工程热力学知识总结
第一章基本概念1.基本概念热力系统：用界面将所要研究的对象与周围环境分隔开来，这种人为分隔的研究对象，称为热力系统，简称系统。
边界：分隔系统与外界的分界面，称为边界。
外界：边界以外与系统相互作用的物体，称为外界或环境。
闭口系统：没有物质穿过边界的系统称为闭口系统，也称控制质量。
开口系统：有物质流穿过边界的系统称为开口系统，又称控制体积，简称控制体，其界面称为控制界面。
绝热系统：系统与外界之间没有热量传递，称为绝热系统。
孤立系统：系统与外界之间不发生任何能量传递和物质交换，称为孤立系统。
单相系：系统中工质的物理、化学性质都均匀一致的系统称为单相系。
复相系：由两个相以上组成的系统称为复相系，如固、液、气组成的三相系统。
单元系：由一种化学成分组成的系统称为单元系。
多元系：由两种以上不同化学成分组成的系统称为多元系。
均匀系：成分和相在整个系统空间呈均匀分布的为均匀系。
非均匀系：成分和相在整个系统空间呈非均匀分布，称非均匀系。
热力状态：系统中某瞬间表现的工质热力性质的总状况，称为工质的热力状态，简称为状态。
平衡状态：系统在不受外界影响的条件下，如果宏观热力性质不随时间而变化，系统内外同时建立了热的和力的平衡，这时系统的状态称为热力平衡状态，简称为平衡状态。
状态参数：描述工质状态特性的各种物理量称为工质的状态参数。
如温度（T）、压力（P）、比容（υ）或密度（ρ）、内能（u）、焓（h）、熵（s）、自由能（f）、自由焓（g）等。
基本状态参数：在工质的状态参数中，其中温度、压力、比容或密度可以直接或间接地用仪表测量出来，称为基本状态参数。
温度：是描述系统热力平衡状况时冷热程度的物理量，其物理实质是物质内部大量微观分子热运动的强弱程度的宏观反映。
热力学第零定律：如两个物体分别和第三个物体处于热平衡，则它们彼此之间也必然处于热平衡。
压力：垂直作用于器壁单位面积上的力，称为压力，也称压强。
相对压力：相对于大气环境所测得的压力。
工程热力学知识点总结
工程热力学知识点总结工程热力学是一门研究能量转换规律以及热能有效利用的学科，它在能源、动力、化工等领域有着广泛的应用。
以下是对工程热力学一些重要知识点的总结。
一、基本概念1、热力系统热力系统是指人为选取的一定范围内的物质作为研究对象。
根据系统与外界的物质和能量交换情况，可分为闭口系统（与外界无物质交换）、开口系统（与外界有物质交换）和绝热系统（与外界无热量交换）等。
2、状态参数描述热力系统状态的物理量称为状态参数，如压力、温度、比体积等。
状态参数的特点是只取决于系统的状态，而与达到该状态的路径无关。
3、热力过程热力系统从一个状态变化到另一个状态所经历的途径称为热力过程。
常见的热力过程有定容过程、定压过程、定温过程和绝热过程等。
4、热力循环系统经历一系列热力过程后又回到初始状态，所形成的封闭过程称为热力循环。
二、热力学第一定律热力学第一定律是能量守恒与转换定律在热力学中的应用，其表达式为：输入系统的能量输出系统的能量＝系统储存能量的变化。
对于闭口系统，热力学第一定律可表示为：＄Q ＝＼Delta U ＋ W$，其中＄Q$ 为系统吸收的热量，＄＼Delta U$ 为系统内能的变化，＄W$ 为系统对外所做的功。
对于开口系统，热力学第一定律的表达式较为复杂，需要考虑进、出口的能量流动。
三、热力学第二定律热力学第二定律指出了热过程的方向性和不可逆性。
常见的表述有克劳修斯表述和开尔文表述。
克劳修斯表述：热量不可能自发地从低温物体传向高温物体。
开尔文表述：不可能从单一热源取热使之完全变为有用功而不产生其他影响。
热力学第二定律的实质是揭示了自然界中一切自发过程都是不可逆的。
四、理想气体的性质理想气体是一种假设的气体模型，其分子之间没有相互作用力，分子本身不占有体积。
理想气体的状态方程为＄pV ＝ nRT$，其中＄p$ 为压力，＄V$ 为体积，＄n$ 为物质的量，＄R$ 为气体常数，＄T$ 为温度。
理想气体的内能和焓仅与温度有关，与压力和体积无关。
工程热力学各章重点
⼯程热⼒学各章重点第1章基本概念⼀、名词解释1．热⼒系统：热⼒学分析中选取的, 由某种界⾯包围的特定物质或空间作为研究对象称为热⼒系统.2．闭⼝系统：与外界⽆物质交换，但可有功和热交换的系统。
3．开⼝系统：与外界既有物质交换，⼜有能量交换的系统。
4．孤⽴系统：系统与外界既⽆能量（功、热量）交换⼜⽆物质交换。
5．绝热系统：系统与外界⽆热量交换。
6．⾼温热源：在⼯程热⼒学中，把热容量很⼤且在放出有限量热量时⾃⾝温度及其它热⼒学参数没有明显改变的物体称为⾼温热源。
7．低温热源：在⼯程热⼒学中，把热容量很⼤且在吸收有限量热量时⾃⾝温度及其它热⼒学参数没有明显改变的物体称为低温热源。
8．温度：温度是⽤来标志物体冷热程度的物理量。
根据⽓体分⼦运动论，⽓体的温度是组成⽓体的⼤量分⼦平均移动动能的量度。
处于同⼀热平衡状态的热⼒系⽆论它们是否相互接触均有⼀个共同的物理性质，描述此物理性质的物理称为温度。
9．表压⼒：当绝对压⼒⾼于⼤⽓压⼒时，压⼒表指⽰的数值称为表压⼒。
10．真空度：当⼯质的绝对压⼒低于⼤⽓压⼒时，测压仪表指⽰的读数称为真空度。
11．平衡状态：在没有外界作⽤的情况下，⼯质（或系统）的宏观性质不随时间⽽变化的状态称为平衡状态。
12．准平衡过程：为了便于对实际过程进⾏分析和研究，假设过程中系统所经历的每⼀个状态都⽆限地接近平衡状态，这种过程称为准平衡过程，⼜称为准静态过程。
13．可逆过程：如果系统完成了某⼀过程之后，再沿着原路逆⾏⽽回复到原来的状态，外界也随之回复到原来的状态，⽽不留下任何变化，则这⼀过程称为可逆过程。
⼆、填空1、标准⼤⽓压为在纬度海平⾯上的常年平均⽓压。
（450）2、与外界既⽆能量交换也⽆物质交换的热⼒系称为_____热⼒系。
（孤⽴）3、可逆过程实现的条件是和。
（准平衡过程，没有耗散）三、选择题1、_________过程是可逆过程。
( )a) 可以从终态回复到初态的b) 没有摩擦的c) 没有摩擦的准平衡d) 没有温差的2、绝对压⼒p, 真空度p v，环境压⼒p a间的关系为( )a) p+p v+p a=0 b) p+p a－p v=0 c) p－p a－p v=0 d) p a－p v－p=03、摄⽒温标1℃的刻度与绝对温标1K的刻度相⽐a）前者⼤于后者 b）后者⼤于前者 c）⼆者相等 d）不定4、可逆过程实现的条件是。
工程热力学(热力学第一定律)
e u 1 c2 gz 2
三、闭口系的能量方程——热力学第一定律基本表达式
Q U W
q u w
可逆： 微元：
2
Q U pdV 1
或
2
q u pdv 1
Q dU W 或 q du w
可逆： Q dU pdV 或 q du pdv
•工程热力学 Thermodynamics
五、 焓
•工程热力学 Thermodynamics
定义式 H U pV
比焓 h H u pv
m
物理意义： 焓是开口系统中流入（或流出）系统工质所携带
的取决于热力学状态的总能量。
•工程热力学 Thermodynamics
第六节 能量方程的应用
一 叶轮式机械 1、动力机（汽轮机，燃气轮机）
气，带动此压气机要用多大功率的电动机？
解（1）系统为闭口系，能量方程为：
q u w
则
w q u 50 150 200 kJ kg
•工程热力学 Thermodynamics
（2）系统 可视为稳定流动系统（如图所示）则能量方程为：
q
h
1 2
c
2
g
z
wsh
由： c2 0, gz 0
得： wsh q h q [u ( pv)] (q u) ( pv)
—热力学第一定律基本表达式
一、能量方程：
Esy U
(e2 m2 e1 m1) 0
Q U W 或
Wtot W
q u w
Q Esy (e2m2 e1m1) Wtot
二、分析 ：
Q U W
外热能
内热能
热能
体积变化功
机械能
工程热力学知识点总结
工程热力学知识点总结1. 热力学基本概念1.1 热力学系统：研究对象，与周围环境有能量和物质交换。
1.2 环境：系统之外的一切，与系统形成对比。
1.3 边界：系统与环境之间的分界线。
1.4 状态：系统在某一时刻宏观性质的集合。
1.5 平衡态：系统状态不随时间变化的状态。
1.6 过程：系统从一个平衡态到另一个平衡态的演变。
2. 热力学第一定律2.1 能量守恒：系统内能量的变化等于热量与功的和。
2.2 内能：系统内部微观粒子动能和势能的总和。
2.3 热量：系统与环境之间由于温度差而交换的能量。
2.4 功：系统对环境或其他系统施加的力与其位移的乘积。
2.5 热力学第一定律公式：ΔU = Q - W。
3. 热力学第二定律3.1 熵：系统无序度的量度，是不可逆过程的度量。
3.2 孤立系统：不与外界交换能量或物质的系统。
3.3 熵增原理：孤立系统熵永不减少。
3.4 卡诺定理：所有热机的最大效率由卡诺循环确定。
4. 热力学性质4.1 温度：系统热动能的度量，是热力学过程的驱动力。
4.2 压力：分子对容器壁单位面积的平均作用力。
4.3 体积：系统占据的空间大小。
4.4 比热容：单位质量的物质温度升高1K所需吸收的热量。
4.5 热容：系统温度升高1K所需吸收的热量。
5. 理想气体行为5.1 理想气体状态方程：PV = nRT。
5.2 摩尔体积：1摩尔理想气体在标准状态下的体积。
5.3 气体常数：理想气体状态方程中的常数R。
5.4 马略特定律：理想气体在恒定温度下，体积与压力成正比。
5.5 波义耳定律：在恒温条件下，理想气体的压强与其体积成反比。
6. 热力学循环6.1 卡诺循环：理想化的热机循环，由四个可逆过程组成。
6.2 奥托循环：内燃机的理想循环，包括等容加热、绝热膨胀、等容放热和绝热压缩。
6.3 朗肯循环：蒸汽动力循环，包括泵吸、锅炉加热、涡轮膨胀和冷凝器排热。
7. 相变与潜热7.1 相变：物质从一种相态转变为另一种相态的过程。
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2-6 50kg 废气和75kg 的空气混合。
已知废气中各组成气体的质量分数为222214%,6%,5%,75%co o O N w w w w H ====，空气中 22,O N 的质量分数为2223.2%,76.8%o N w w ==。
混合后气体压力 0.3p MPa =，试求混合气体的：
（1）质量分数；（2）折合气体常数；（3）折合摩尔质量 ；（4）摩尔分数；（5）各组成气体的德分压力。
解：（1）混合后气体的质量7550125m kg =+=，其中
220.14507CO CO m w m kg kg =⨯=⨯=
220.0550 2.5H O H O m w m kg kg =⨯=⨯=
222,,0.06500.2327520.4O g O g a O a m w m w m kg kg kg =⨯+⨯=⨯+⨯=
222,,0.75500.7687595.1N g N g a N a m w m w m kg kg kg =⨯+⨯=⨯+⨯=
因此，质量分数 2270.0565075CO CO m kg w m
kg kg ===+ 22 2.50.0205075H O
H O m kg w m
kg kg ===+ 2220.40.1635075O O m kg w m kg kg
===+
2295.10.7615075N N m kg w m kg kg
===+ 核算 0.0560.1630.0200.7611i w =+++=∑
（2）混合气体折合气体常数 ,1g i g i i i
R w R R w M ==∑∑ 0.0560.1630.0200.7618.314544.0132.018.01628.020.088/()
KJ kg K ⎛⎫=⨯+++ ⎪⎝
⎭=g （3）折合摩尔质量
38.314528.8710/288
g R M kg mol R -===⨯ （4）摩尔分数 ,g i
i i g
R x w R = 22222,38.31450.03744.0110288g CO CO CO CO g CO g R R x w w R M R -===
=⨯⨯ 22222,38.31450.14732.010288
g O O O O g O g R R x w w R M R -====⨯⨯ 22222,38.31450.03218.01610288g CO H O CO H O g H O g
R R
x w w R M R -====⨯⨯ 22222,38.31450.78428.0110288
g N N N N g N g R R
x w w R M R -====⨯⨯ 核算：0.0370.1470.0320.7841i x =+++=∑
（5）各组分分压力 i i p px =
220.0370.30.0111CO CO p px MPa ==⨯=
220.1470.30.0441O O p px MPa ==⨯=
220.0320.30.1196H O H O p px MPa ==⨯=
220.7840.30.2352N N p px MPa ==⨯=
核算：()0.01110.04410.00960.23520.3i p MPa MPa p =+++==∑
3-3 气体在某一过程中吸收了50J 的热量，同时热力学能增加了84J ，问此过程是膨胀过程还是压缩过程？ 对外做功是多少（J ）？
解：取气体为系统，据能量守恒定律有：Q W U =+∆则 508434W Q U J =-∆=-=-
因为W<0，所以是压缩过程。
对外做功为34J 。
3-5 夏日为避免阳光直射，密闭门窗，用电扇取凉，电扇功率为60W 。
假定 房间内初温为28℃、压力为0.1MPa ，太阳照射传入的热量为0.1KW ，通过墙壁向外散热1800Kj/h 。
室内有3人，每人每小时向环境散发的热量为418.7kJ 。
试求面积为152m 、高度为3.0m 的室内每小时温度的升高值。
已知空气的热力学能与温度的关系为{}0.72/K u T kJ kg ∆=∆。
解：初态时，据理想气体状态方程有 pv nRT =
60.1101538.31(27328)
n ⨯⨯⨯=⨯+=1799mol 31799291052kg
m n M
-=⨯=⨯⨯=
据能量守恒定律有：Q W U =+∆ 由题意可知
3U m u
520.72418.7318000.1360060103600
T
-∆=⨯∆=⨯⨯∆=⨯-+⨯+⨯⨯
解得 0.86T K ∆= 4-4 3kg 空气，111,900p MPa T K ==绝热膨胀到20.4p MPa =。
设比热容为定值，绝热指数 1.4k =，求：（1） 终态参数 2T 和2v ；（2）过程功
和技术功；（3）U ∆和∆H 。
解：（1） 10.41.422110.1900466.151k k p T T K K p -⎛⎫⎛⎫==⨯= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭
2323528.3145/()466.15 1.3379/28.9710/10g R T J mol K K v m kg p kg mol Pa
-⨯===⨯⨯g （2）3558.3145718/()2228.9710
v R c J kg K M -==⨯=⨯g 3
8.3145718/()1005/()28.9710p v g c c R J kg K J kg K -=+=+=⨯g g ()()123718900466.15933.21v W mc T T KJ =-=⨯⨯-=
1.4933.211306.50t W kW KJ ==⨯=
（3）933.21U W KJ ∆=-=-； 1306.50t W KJ ∆H =-=-
4-6 是将满足以下要求的多变过程表示在P V - 图和 T S -图上（先标上四个基本过程）：（1）工质膨胀、吸热且升温；（3）工质压缩、放热；（3）工质压缩、吸热且升温；（4）工质压缩、降温且降压；（5）工质放热、降温且升压；（6）工质膨胀且升压。
解：。