哈工大工程热力学教案
2024工程热力学课堂教学设计教案
•教学背景与目标•教学内容与方法•教学资源与工具•教学过程与实施目录•教学评价与反馈•教师角色与素质要求01教学背景与目标课程背景介绍工程热力学在能源与动力工程领域的重要性工程热力学是研究热能与机械能相互转换以及热能传递规律的学科，对于能源的高效利用和动力设备的优化设计具有重要意义。
当前工程热力学教学面临的挑战随着科技的快速发展和新能源技术的不断涌现，工程热力学的教学内容需要不断更新和完善，以适应新的教学需求。
教学目标设定知识与技能目标使学生掌握工程热力学的基本概念和基本定律，了解热能传递和转换的基本过程，能够运用所学知识分析和解决简单的工程热力学问题。
过程与方法目标通过理论讲解、案例分析、实验操作等多种教学手段，培养学生的分析、综合、创新和实践能力。
情感态度与价值观目标激发学生对工程热力学的学习兴趣和热情，培养学生的团队协作精神和创新意识，提高学生的职业素养和社会责任感。
学生需求分析学生的专业背景和先修课程01学生的学习特点和兴趣爱好02学生在未来职业发展中的需求03教学重点与难点教学重点教学难点02教学内容与方法整合知识点间的联系，构建系统的知识体系，如将热力学第一定律和第二定律结合起来讲解热机的工作原理；强调知识点的工程应用背景，引导学生将理论知识与实际问题相结合。
梳理工程热力学基本概念、定律和原理，如热力学系统、热力学第一定律、热力学第二定律等；知识点梳理与整合根据工程热力学的学科特点，选择启发式、案例式、讨论式等教学方法；针对学生的实际情况，采用分层次、分阶段的教学方式，逐步提高教学难度；利用多媒体、网络等现代化教学手段，增强教学的直观性和趣味性。
教学方法选择依据设计课堂提问环节，鼓励学生主动思考和回答问题，激发学生的学习兴趣；安排小组讨论环节，引导学生就某一问题进行深入探讨和交流，培养学生的合作精神和沟通能力；设置课堂练习环节，让学生及时巩固所学知识，提高教学效果。
课堂互动环节设计案例分析与实践应用引入工程实例，分析热力学理论在工程中的应用，如汽轮机、内燃机等热力设备的热力过程分析；安排实验课程，让学生亲自动手操作，加深对热力学理论的理解和掌握；布置课程设计任务，让学生综合运用所学知识解决实际问题，培养学生的工程实践能力和创新能力。
《工程热力学》“课程思政”优秀教学案例
《工程热力学》“课程思政”优秀教学案例一、课程基本情况《工程热力学》是能源动力、新能源以及轮机工程专业基础课程，授课对象为本科二年级学生，授课学时数为68学时。
通过课程的学习，使学生掌握热力学基本原理，常见工质的性质及相关热力过程，从而进一步研究整套热力循环装置的能量转换规律，使学生掌握提高能源转化效率、合理利用能源的途径。
通过课程的学习，使学生建立正确地用能观，增强学生对我国能源问题的忧患意识和责任意识，培养学生创新思维和创新意识，提高学生的独立思考和工程实践能力。
二、“课程思政”的建设理念和教学设计2021年3月15日，习总书记主持召开中央财经委员会第九次会议，研究促进平台经济健康发展问题和实现碳达峰、碳中和的基本思路和主要举措，总书记在会上发表重要讲话强调，实现碳达峰、碳中和是一场广泛而深刻的经济社会系统性变革，要把碳达峰、碳中和纳入生态文明建设整体布局，如期实现2030年前碳达峰、2060年前碳中和的目标。
在“双碳”背景下，课程有机融入思政元素对学生的三观引领意义重大。
首先通过课程知识点尽量多的发掘思政元素，使得这一过程逐步达到内容丰富、衔接无缝；再通过教学内容发掘哲学思想，提供正确的方法论和思维方式；之后，通过国家重大工程中的能源利用科技前沿的飞速发展，一起与同学们讨论，提高爱国热情和民主自豪感；最后，在教学方法方面引入研究式学习法，学生自主调研清洁低碳安全高效的能源利用的案例，让学生参与到课堂中来，在课堂做展示和演讲，激励同学们的科研热情、培养科研素质。
教学过程中讲述我国在构建清洁低碳安全高效的能源体系中取得的巨大成就，使学生既有自豪感，又对学习的专业充满信心，同时收获了学习热情和兴趣，培养本科生的“专业自信”和“价值认同”，体现了“四个自信”和“五个认同”。
三、“课程思政”教学特色和创新《工程热力学》课程学习的最终目的就是如何合理而有效的利用能源，也就是节能，而这正是在消费侧实现双碳目标的根本途径，在课程教学中要体现出工程实践与环境、社会可持续发展间的关系。
哈工大工程热力学教案
绪论(2学时)一、基本知识点基本要求理解和掌握工程热力学的研究对象、主要研究内容和研究方法·理解热能利用的两种主要方式及其特点·了解常用的热能动力转换装置的工作过程1．什么是工程热力学从工程技术观点出发，研究物质的热力学性质，热能转换为机械能的规律和方法，以及有效、合理地利用热能的途径。
电能一一机械能锅炉一一烟气一一水一一水蒸气一一(直接利用) 供热锅炉一一烟气一一水一一水蒸气一一汽轮机一一 (间接利用)发电冰箱一一-(耗能) 制冷2．能源的地位与作用及我国能源面临的主要问题3. 热能及其利用（1）.热能：能量的一种形式（2）.来源：一次能源：以自然形式存在，可利用的能源。
如风能,水力能,太阳能、地热能、化学能和核能等。
二次能源：由一次能源转换而来的能源，如机械能、机械能等。
（3）.利用形式：直接利用：将热能利用来直接加热物体。
如烘干、采暖、熔炼(能源消耗比例大)间接利用：各种热能动力装置，将热能转换成机械能或者再转换成电能，4．.热能动力转换装置的工作过程5．热能利用的方向性及能量的两种属性过程的方向性：如：由高温传向低温能量属性：数量属性、,质量属性 (即做功能力)注意：数量守衡、质量不守衡提高热能利用率：能源消耗量与国民生产总值成正比。
6．本课程的研究对象及主要内容研究对象：与热现象有关的能量利用与转换规律的科学。
研究内容：（1）．研究能量转换的客观规律，即热力学第一与第二定律。
（2）．研究工质的基本热力性质。
（3）．研究各种热工设备中的工作过程。
（4）．研究与热工设备工作过程直接有关的一些化学和物理化学问题。
7．.热力学的研究方法与主要特点（1）宏观方法：唯现象、总结规律，称经典热力学。
优点：简单、明确、可靠、普遍。
缺点：不能解决热现象的本质。
（2）微观方法：从物质的微观结构与微观运动出发，统计的方法总结规律,称统计热力学。
优点：可解决热现象的本质。
缺点：复杂，不直观。
工程热力学课程教案
重点与难点
重点：确定蒸气状态参数的独立变量，利用蒸气图、表计算蒸气热力过程中的功量和热量。
难点：蒸气热力过程的计算。
主要英文
词汇
Saturated liquid, Dry-saturated vapor, Unsaturated liquid, Superheated vapor, Degree of superheat, Wet-saturated vapor
二．过程热量的定义
三．过程功和热量的异同
§1-7热力循环
一．可逆循环与内可逆循环
二．正向循环和逆向循环
重点与难点
重点：平衡状态，准平衡过程，可逆过程，过程功和热量，正向循环和逆向循环，循环的经济性指标
难点：准平衡过程和可逆过程的理解
主要英文
词汇
Quasi-static, Quasi-equilibrium, Reversible process, Work, Heat, Power cycle
作业题：
备注
工程热力学课程教案
周 次
第4周
日 期
年 月 日
星期
教学内容
§3-6水和水蒸气的状态参数
一．零点的规定
二．温度为0.01℃、压力为p的过冷水
三．温度为t、压力为p的饱和水
四．压力为p的干饱和蒸汽
五．压力为p的湿饱和蒸汽
六．压力为p的过热蒸汽
§3-7水蒸气表和图
一．水蒸气表
二．水蒸气的温熵(T-S)图
教学方法与手段
讲授和多媒体课件相结合
思考题
作业题
思考题：2-6，2-11, 2-12,2-13
作业题：2-8,2-13,2-16
工程热力学课程设计参考
工程热力学课程设计参考一、教学目标本课程旨在让学生掌握工程热力学的基本概念、理论和方法，能够运用工程热力学的知识解决实际问题。
通过本课程的学习，学生应达到以下目标：1.理解热力学系统的基本概念，如孤立系统、闭系统和开放系统。
2.掌握能量守恒定律和熵增原理，理解热力学第一定律和第二定律。
3.熟悉热力学状态量，如温度、压力、体积和熵等，并掌握状态方程的推导和应用。
4.学习热力学过程，如等压过程、等温过程和绝热过程等，并了解其特点和应用。
5.掌握热力机的原理和工作过程，如卡诺循环和朗肯循环等。
6.能够运用热力学的知识和方法分析实际工程问题，如热能转换和热能利用等。
7.能够运用热力学公式和图表进行计算和分析，如热力学状态方程的求解和热力图的绘制等。
8.能够运用热力学的原理和模型进行工程设计和优化，如热机效率的计算和热交换器的 design 等。
情感态度价值观目标：1.培养学生的科学思维和逻辑思维能力，提高学生分析和解决问题的能力。
2.培养学生对工程热力学的兴趣和热情，激发学生对工程热力学研究的热情。
3.培养学生对工程热力学应用的实际意义和价值的认识，提高学生对工程热力学的社会责任感和使命感。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个部分：1.热力学基本概念：热力学系统、能量守恒定律、熵增原理等。
2.热力学状态量：温度、压力、体积、熵等，状态方程的推导和应用。
3.热力学过程：等压过程、等温过程、绝热过程等，特点和应用。
4.热力机：卡诺循环、朗肯循环等，原理和工作过程。
5.热力学应用：热能转换、热能利用等实际工程问题的分析和解决。
6.热力学基本概念：第一周，2 课时。
7.热力学状态量：第二周，3 课时。
8.热力学过程：第三周，4 课时。
9.热力机：第四周，4 课时。
10.热力学应用：第五周，3 课时。
三、教学方法为了激发学生的学习兴趣和主动性，本课程将采用多种教学方法，如讲授法、讨论法、案例分析法和实验法等。
哈工大工程热力学教案-第8章湿空气
哈⼯⼤⼯程热⼒学教案-第8章湿空⽓第8章湿空⽓本章基本要求理解绝对湿度、相对湿度、含湿量、饱和度、湿空⽓密度、⼲球温度、湿球温度、露点温度和⾓系数等概念的定义式及物理意义。
熟练使⽤湿空⽓的焓湿图。
掌握湿空⽓的基本热⼒过程的计算和分析。
8.1 湿空⽓性质⼀、湿空⽓成分及压⼒湿空⽓=⼲空⽓+⽔蒸汽v a p p p B +==⼆、饱和空⽓与未饱和空⽓未饱和空⽓=⼲空⽓+过热⽔蒸汽饱和空⽓=⼲空⽓+饱和⽔蒸汽注意：由未饱和空⽓到饱和空⽓的途径：1．等压降温2．等温加压露点温度：维持⽔蒸汽含量不变，冷却使未饱和湿空⽓的温度降⾄⽔蒸汽的饱和状态，所对应的温度。
三、湿空⽓的分⼦量及⽓体常数Bp M r M r M v v v a a 95.1097.28-=+= B p R v 378.01287-=结论：湿空⽓的⽓体常数随⽔蒸汽分压⼒的提⾼⽽增⼤四、绝对湿度和相对湿度绝对湿度：每⽴⽅⽶湿空⽓终所含⽔蒸汽的质量。
相对湿度：湿空⽓的绝对湿度与同温度下饱和空⽓的饱和绝对湿度的⽐值，sv ρρφ= 相对湿度反映湿空⽓中⽔蒸⽓含量接近饱和的程度。
思考：在某温度t 下，φ值⼩，表⽰空⽓如何，吸湿能⼒如何；φ值⼤，⽰空⽓如何，吸湿能⼒如何。
相对湿度的范围：0<φ<1。
应⽤理想⽓体状态⽅程，相对湿度⼜可表⽰为sv p p =φ五、含温量(⽐湿度) 由于湿空⽓中只有⼲空⽓的质量，不会随湿空⽓的温度和湿度⽽改变。
定义：含湿量(或称⽐湿度)：在含有1kg ⼲空⽓的湿空⽓中，所混有的⽔蒸⽓质量称为湿空⽓的)。
Vv P B p d -=622g/kg(a) 六、焓定义：1kg ⼲空⽓的焓和0.001dkg ⽔蒸汽的焓的总和v a dh h h 001.0+= 代⼊：)85.12501(001.001.1t d t h ++= g/kg(a)七、湿球温度⽤湿纱布包裹温度计的⽔银头部，由于空⽓是未饱和空⽓，湿球纱布上的⽔分将蒸发，⽔分蒸发所需的热量来⾃两部分：1．降低湿布上⽔分本⾝的温度⽽放出热量。
“工程热力学”课程实验教学大纲
“工程热力学”课程实验教学大纲一、实验教学的目的：《工程热力学》课程是建筑环境与设备专业的主要技术基础课之一，主要任务是使学生掌握热能有效利用、热能和机械能转换的基本规律，并能正确运用这些规律进行各种热力过程和循环以及热传递过程的分析计算。
实验课是本课程的重要教学环节，其目的是通过实验教学增强学生对工程热力学的基本概念和基本定律的理解，并在有关的计算技能方面得到一定的训练，并为学习制冷和空调等后续课程奠定必要的基础。
二、实验教学的任务：通过本课程的实验，使学生掌握有关压强、温度、热量等地测量方法，运用热工的基本知识对实验现象的观察、实验数据的处理、实验结果的分析，巩固并加深有关理论知识。
三、具体实验项目名称和学时分配、适用专业及实验性质（设计性、综合性、验证性）三、单项实验的内容、要求：四、实验内容：空气定压比热测定实验1、蒸气压缩制冷实验2、可视性饱和蒸汽压力和温度关系实验3、活塞式压气机性能实验4、换热器性能实验实验要求：1、通过空气定压比热测定实验熟悉温度、压力、热流量、质量流量的测量方法，加深巩固比热及混合气体（湿空气）方面的基本知识。
2、通过测量制冷装置在正常运行、蒸发温度升高以及冷凝温度降低三种不同工况下稳定运行时的压力和温度，从而计算出各工况的制冷系数值、制冷剂的质量流量及制冷量，了解制冷循环这一逆循环与热力学第二定律的关系，掌握制冷系统中制冷剂的压力与温度的变化情况和冷凝温度、蒸发温度的变化对制冷系数的影响。
3、通过测量空气与横管表面的温度，计算换热系数，并将有关数据整理为无量纲的准则方程，掌握用实验求解换热系数的方法，了解影响对流换热系数的因素以及应用相似理论整理实验数据的方法。
4、通过可视性饱和蒸汽压力和温度关系实验掌握部分热工仪器的正确使用方法（温度计、压力表、调压器和气压计等）。
通过观察饱和蒸汽压力和温度变化的关系加深对饱和状态的理解，从而树立液体温度达到对应于液面压力的温度时，沸腾便会发生的基本概念。
工程热力学课程设计
工程热力学课程设计一、课程设计简介本课程设计是对工程热力学课程的实践性学习，通过实际应用热力学原理求解问题，提高学生对于热力学知识的理解和掌握。
本课程设计将结合实际工程问题，学生需要采集现场数据、运用热力学原理进行分析，并通过编程求解问题，最终输出解决方案。
二、课程设计背景工程热力学是机械、能源等工程领域中的重要学科，主要研究热力学基本定律及其应用。
在实际工程中，热力学理论与实际生产、生活密切相关。
课程设计将结合工程实际情况，让学生对于热力学的应用更加深入，将理论与实际结合起来，提高学生对于热力学知识的掌握，培养学生解决实际问题的能力。
三、课程设计内容1. 数据采集学生需到现场采集相关数据，记录温度、压力、流量等实际参数，作为后续分析的基础。
2. 基本热力学定律学生需要掌握热力学的基本定律，包括能量守恒定律、熵增定律、热力学第一定律和第二定律等。
3. 热力学循环模拟学生需要通过编程模拟热力学循环过程，例如理想气体循环模拟、蒸汽动力循环模拟等。
4. 热力学分析学生需要运用热力学原理对采集到的数据进行分析，如计算热效率、功率等参数，同时结合实际情况分析，提出改进建议。
5. 解决方案输出学生需要将热力学分析结果进行整合，并给出详细的解决方案。
在方案输出中，需要包括数据分析结果、程序代码、图表等内容。
四、课程设计目标通过本课程设计，学生将达到以下目标：1.掌握热力学基本定律及其应用。
2.运用计算机编程解决实际问题，提高解决问题的能力。
3.锻炼数据采集、处理和分析的实际能力。
4.学习整合各种工具，输出具有可行性的解决方案。
五、课程设计评估课程设计的评估将会按照以下两个方面进行：1. 理论评分评估学生对于热力学原理的掌握程度，包括基本热力学定律、热力学循环模拟等方面，并以作业、考试等形式进行答辩。
2. 实践评分评估学生在实践中的能力表现，包括数据采集、编程实现、分析结果等，并以课程设计报告等形式进行答辩。
六、课程设计总结本课程设计通过实际案例，让学生深入理解热力学知识在工程中的应用，提高学生对于工程热力学的理论理解和实践能力。
工程热力学 01(哈工大)
CHAPTER1INTRODUCTION1.1What is thermodynamics?Thermodynamics is the science which has evolved from the original investiga-tions in the19th century into the nature of“heat.”At the time,the leading theory of heat was that it was a type offluid,which couldflow from a hot body to a colder one when they were brought into contact.We now know that what was then called“heat”is not afluid,but is actually a form of energy–it is the energy associated with the continual,random motion of the atoms which compose macroscopic matter,which we can’t see directly.This type of energy,which we will call thermal energy,can be converted (at least in part)to other forms which we can perceive directly(for example, kinetic,gravitational,or electrical energy),and which can be used to do useful things such as propel an automobile or a747.The principles of thermodynamics govern the conversion of thermal energy to other,more useful forms.For example,an automobile engine can be though of as a device whichfirst converts chemical energy stored in fuel and oxygen molecules into thermal en-ergy by combustion,and then extracts part of that thermal energy to perform the work necessary to propel the car forward,overcoming friction.Thermody-namics is critical to all steps in this process(including determining the level of pollutants emitted),and a careful thermodynamic analysis is required for the design of fuel-efficient,low-polluting automobile engines.In general,thermody-namics plays a vital role in the design of any engine or power-generating plant, and therefore a good grounding in thermodynamics is required for much work in engineering.If thermodynamics only governed the behavior of engines,it would probably be the most economically important of all sciences,but it is much more than that.Since the chemical and physical state of matter depends strongly on how much thermal energy it contains,thermodynamic principles play a central role in any description of the properties of matter.For example,thermodynamics allows us to understand why matter appears in different phases(solid,liquid, or gaseous),and under what conditions one phase will transform to another.1CHAPTER1.INTRODUCTION2The composition of a chemically-reacting mixture which is given enough time to come to“equilibrium”is also fully determined by thermodynamic principles (even though thermodynamics alone can’t tell us how fast it will get there).For these reasons,thermodynamics lies at the heart of materials science,chemistry, and biology.Thermodynamics in its original form(now known as classical thermodynam-ics)is a theory which is based on a set of postulates about how macroscopic matter behaves.This theory was developed in the19th century,before the atomic nature of matter was accepted,and it makes no reference to atoms.The postulates(the most important of which are energy conservation and the impos-sibility of complete conversion of heat to useful work)can’t be derived within the context of classical,macroscopic physics,but if one accepts them,a very powerful theory results,with predictions fully in agreement with experiment.When at the end of the19th century itfinally became clear that matter was composed of atoms,the physicist Ludwig Boltzmann showed that the postu-lates of classical thermodynamics emerged naturally from consideration of the microscopic atomic motion.The key was to give up trying to track the atoms in-dividually and instead take a statistical,probabilistic approach,averaging over the behavior of a large number of atoms.Thus,the very successful postulates of classical thermodynamics were given afirm physical foundation.The science of statistical mechanics begun by Boltzmann encompasses everything in classical thermodynamics,but can do more also.When combined with quantum me-chanics in the20th century,it became possible to explain essentially all observed properties of macroscopic matter in terms of atomic-level physics,including es-oteric states of matter found in neutron stars,superfluids,superconductors,etc. Statistical physics is also currently making important contributions in biology, for example helping to unravel some of the complexities of how proteins fold.Even though statistical mechanics(or statistical thermodynamics)is in a sense“more fundamental”than classical thermodynamics,to analyze practical problems we usually take the macroscopic approach.For example,to carry out a thermodynamic analysis of an aircraft engine,its more convenient to think of the gas passing through the engine as a continuumfluid with some specified properties rather than to consider it to be a collection of molecules.But we do use statistical thermodynamics even here to calculate what the appropriate property values(such as the heat capacity)of the gas should be.CHAPTER1.INTRODUCTION3 1.2Energy and EntropyThe two central concepts of thermodynamics are energy and entropy.Most other concepts we use in thermodynamics,for example temperature and pres-sure,may actually be defined in terms of energy and entropy.Both energy and entropy are properties of physical systems,but they have very different characteristics.Energy is conserved:it can neither be produced nor destroyed, although it is possible to change its form or move it around.Entropy has a different character:it can’t be destroyed,but it’s easy to produce more entropy (and almost everything that happens actually does).Like energy,entropy too can appear in different forms and be moved around.A clear understanding of these two properties and the transformations they undergo in physical processes is the key to mastering thermodynamics and learn-ing to use it confidently to solve practical problems.Much of this book is focused on developing a clear picture of energy and entropy,explaining their origins in the microscopic behavior of matter,and developing effective methods to analyze complicated practical processes1by carefully tracking what happens to energy and entropy.1.3Some TerminologyMostfields have their own specialized terminology,and thermodynamics is cer-tainly no exception.A few important terms are introduced here,so we can begin using them in the next chapter.1.3.1System and EnvironmentIn thermodynamics,like in most other areas of physics,we focus attention on only a small part of the world at a time.We call whatever object(s)or region(s) of space we are studying the system.Everything else surrounding the system (in principle including the entire universe)is the environment.The boundary between the system and the environment is,logically,the system boundary. The starting point of any thermodynamic analysis is a careful definition of the system.EnvironmentSystemBoundarySystem1Rocket motors,chemical plants,heat pumps,power plants,fuel cells,aircraft engines,...CHAPTER1.INTRODUCTION4Figure1.1:Control masses and control volumes.1.3.2Open,closed,and isolated systemsAny system can be classified as one of three types:open,closed,or isolated. They are defined as follows:open system:Both energy and matter can be exchanged with the environ-ment.Example:an open cup of coffee.closed system:energy,but not matter,can be exchanged with the environ-ment.Examples:a tightly capped cup of coffee.isolated system:Neither energy nor matter can be exchanged with the envi-ronment–in fact,no interactions with the environment are possible at all.Example(approximate):coffee in a closed,well-insulated thermos bottle.Note that no system can truly be isolated from the environment,since no thermal insulation is perfect and there are always physical phenomena which can’t be perfectly excluded(gravitationalfields,cosmic rays,neutrinos,etc.). But good approximations of isolated systems can be constructed.In any case, isolated systems are a useful conceptual device,since the energy and mass con-tained inside them stay constant.1.3.3Control masses and control volumesAnother way to classify systems is as either a control mass or a control volume. This terminology is particularly common in engineering thermodynamics.A control mass is a system which is defined to consist of a specified piece or pieces of matter.By definition,no matter can enter or leave a control mass. If the matter of the control mass is moving,then the system boundary moves with it to keep it inside(and matter in the environment outside).A control volume is a system which is defined to be a particular region of space.Matter and energy may freely enter or leave a control volume,and thus it is an open system.CHAPTER1.INTRODUCTION5 1.4A Note on UnitsIn this book,the SI system of units will be used exclusively.If you grew up anywhere but the United States,you are undoubtedly very familiar with this system.Even if you grew up in the US,you have undoubtedly used the SI system in your courses in physics and chemistry,and probably in many of your courses in engineering.One reason the SI system is convenient is its simplicity.Energy,no matter what its form,is measured in Joules(1J=1kg-m2/s2).In some other systems, different units are used for thermal and mechanical energy:in the English sys-tem a BTU(“British Thermal Unit”)is the unit of thermal energy and a ft-lbf is the unit of mechanical energy.In the cgs system,thermal energy is measured in calories,all other energy in ergs.The reason for this is that these units were chosen before it was understood that thermal energy was like mechanical energy, only on a much smaller scale.2Another advantage of SI is that the unit of force is indentical to the unit of(mass x acceleration).This is only an obvious choice if one knows about Newton’s second law,and allows it to be written asF=m a.(1.1)In the SI system,force is measured in kg-m/s2,a unit derived from the3primary SI quantities for mass,length,and time(kg,m,s),but given the shorthand name of a“Newton.”The name itself reveals the basis for this choice of force units.The units of the English system werefixed long before Newton appeared on the scene(and indeed were the units Newton himself would have used).The unit of force is the“pound force”(lbf),the unit of mass is the“pound mass”(lbm)and of course acceleration is measured in ft/s2.So Newton’s second law must include a dimensional constant which converts from Ma units(lbm ft/s2) to force units(lbf).It is usually writtenF=1g cm a,(1.2)whereg c=32.1739ft-lbm/lbf-s2.(1.3) Of course,in SI g c=1.2Mixed unit systems are sometimes used too.American power plant engineers speak of the “heat rate”of a power plant,which is defined as the thermal energy which must be absorbed from the furnace to produce a unit of electrical energy.The heat rate is usually expressed in BTU/kw-hr.CHAPTER1.INTRODUCTION6In practice,the units in the English system are now defined in terms of their SI equivalents(e.g.one foot is defined as a certain fraction of a meter,and one lbf is defined in terms of a Newton.)If given data in Engineering units,it is often easiest to simply convert to SI,solve the problem,and then if necessary convert the answer back at the end.For this reason,we will implicitly assume SI units in this book,and will not include the g c factor in Newton’s2nd law.。
工程热力学 教案
工程热力学教案教案标题：工程热力学教学目标：1. 理解工程热力学的基本概念和原理。
2. 掌握工程热力学中的常用计算方法。
3. 能够应用工程热力学知识解决实际问题。
教学重点：1. 工程热力学的基本概念和原理。
2. 热力学系统的性质和特点。
3. 热力学过程的描述和分析。
4. 热力学循环的计算和优化。
教学难点：1. 热力学系统的性质和特点的理解。
2. 热力学过程的描述和分析方法的掌握。
3. 热力学循环的计算和优化方法的应用。
教学准备：1. 教学PPT或投影仪。
2. 教学实例和案例分析材料。
3. 实验室设备和实验材料（可选）。
教学过程：一、导入（5分钟）1. 引入工程热力学的基本概念和应用领域。
2. 激发学生的学习兴趣，提出与实际生活和工程实践相关的问题。
二、理论讲解（30分钟）1. 介绍热力学系统的性质和特点，如封闭系统、开放系统等。
2. 解释热力学过程的描述方法，如等温过程、绝热过程等。
3. 讲解热力学循环的基本原理和常见循环类型。
三、计算方法与案例分析（40分钟）1. 介绍工程热力学中常用的计算方法，如热力学方程、热力学图表等。
2. 分析实际案例，应用计算方法解决工程热力学问题。
3. 引导学生进行讨论和思考，加深对工程热力学知识的理解。
四、实验演示（可选，30分钟）1. 进行与工程热力学相关的实验演示，如热力学循环实验等。
2. 引导学生观察实验现象，分析实验数据，并与理论知识进行对比和验证。
五、总结与拓展（10分钟）1. 总结工程热力学的基本概念和计算方法。
2. 引导学生思考工程热力学在实际工程中的应用和发展前景。
3. 提供相关学习资源和拓展阅读推荐。
教学评估：1. 课堂练习：布置与工程热力学相关的计算题目，检验学生对知识的掌握程度。
2. 实验报告：要求学生撰写实验报告，包括实验过程、数据分析和结论。
3. 课堂讨论：鼓励学生积极参与课堂讨论，分享自己的思考和观点。
教学延伸：1. 建议学生参加相关实习或实践活动，加深对工程热力学知识的理解和应用。
哈工大工程热力学教案-第4章 理想气体热力过程及气体压缩
第4章 理想气体热力过程及气体压缩本章基本要求熟练掌握定容、定压、定温、绝热、多变过程中状态参数p 、v 、T 、∆u 、∆h 、∆s 的计算，过程量Q 、W 的计算，以及上述过程在p -v 、T -s 图上的表示。
分析对象: 闭口系统 过程性质:可逆过程过程特点: 定容过程、定压过程、定温过程、,绝热(多变)过程目的: 研究外部条件对热能和机械能转换的影响，通过有利的外部条件，达到合理安排热力过程，提高热能和机械能转换效率的目的。
基本任务: 确定过程中工质状态参数,能量转换关系实例: 取开口系统的气体压缩4．1基本热力过程一、 一般分析法1．建立过程方程 依据：过程方程线p=f (v) 2．确定初终状态参数 依据：状态方程222111T v P T v P = 3．p-v 图与T-s 图分析4．求传递能量， 依据能量方程：Q-W=∆U二、参数关系式及传递能量（见下表）4．2 多变过程已知某多变过程任意两点参数221,1,,v p v p ，求n )/l n ()/l n (2112v v p p n =一、多变过程方程及多变比热过程方程:pv n=constn=0时，定压过程n=1时，定温过程n=k时, 定温过程n=±∞时，定容过程二、多变过程分析过程中q 、w 、∆u 的判断l ．q 的判断： 以绝热线为基准: 2．w 的判断： 以等容线为基准 3．∆u 的判断： 以等温线为基准~例1. 1kg 空气多变过程中吸取41.87kJ 的热量时，将使其容积增大10倍，压力降低8倍，求：过程中空气的内能变化量，空气对外所做的膨胀功及技术功。
解：按题意 kg kJ q n /87.41= 1210v v = 1251p p = 空气的内能变化量：由理想气体的状态方程111RT V p = 222RT V p = 得： 12810T T =多变指数 903.010ln 8ln )/ln()/ln(1221===v v p p n多变过程中气体吸取的热量11212141)(1)(T n kn c T T n k n c T T c q v v n n --=---=-=K T 1.571=气体内能的变化量：kg kJ T T mc U v /16.8)(1212=-=∆ 空气对外所做的膨胀功及技术功：膨胀功由闭系能量方程kg kJ u q w n /71.331212=∆-=或由公式])(1[11112112nn p p RT n w ---=来计算技术功：kg kJ nw p pRT n n w nn /49.30])(1[112112112==--=-例2：一气缸活塞装置如图所示，气缸及活塞均由理想绝热材料组成，活塞与气缸间无摩擦。
工程热力学课程设计
工程热力学课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解并掌握工程热力学基本概念，如系统、状态、过程、能量等；2. 掌握热力学第一定律和第二定律的基本原理及其应用；3. 掌握理想气体、实际气体及其状态方程，了解不同类型的热力学过程；4. 了解热力学循环的基本原理，掌握卡诺循环、布雷顿循环等典型循环的分析方法。
技能目标：1. 能够运用热力学基本原理分析和解决实际问题，如热机效率计算、热力学过程分析等；2. 能够正确绘制和应用P-V图、T-S图等热力学图解，提高问题解决能力；3. 能够运用所学知识，对实际热力学系统进行简单设计和优化。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对工程热力学的兴趣和热情，激发学习积极性；2. 培养学生的科学思维和创新意识，敢于提出问题、解决问题；3. 培养学生的团队合作精神，提高沟通与协作能力；4. 增强学生的环保意识，认识到热力学在节能减排中的重要作用。
本课程针对高中年级学生，结合学科特点和教学要求，将目标分解为具体的学习成果。
课程注重理论联系实际，提高学生的知识水平和实践能力，培养学生的科学素养和工程意识。
通过本课程的学习，使学生能够掌握热力学基本原理，具备分析和解决实际问题的能力，为后续相关课程学习和工程实践打下坚实基础。
二、教学内容1. 热力学基本概念：系统、状态、过程、能量等；教材章节：第一章第一节进度安排：2课时2. 热力学第一定律和第二定律：能量守恒、熵增原理；教材章节：第一章第二节、第三节进度安排：4课时3. 理想气体和实际气体：状态方程、压缩因子；教材章节：第二章第一节、第二节进度安排：4课时4. 热力学过程：等温过程、等压过程、绝热过程、等熵过程；教材章节：第三章进度安排：6课时5. 热力学循环：卡诺循环、布雷顿循环、郎肯循环；教材章节：第四章进度安排：6课时6. 热力学图解：P-V图、T-S图的应用；教材章节：第五章进度安排：4课时7. 热力学案例分析：热机效率计算、热力学过程分析；教材章节：第六章进度安排：4课时本教学内容根据课程目标进行选择和组织，确保科学性和系统性。
(2024年)工程热力学教案第一讲
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理想气体性质及过程分析
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理想气体状态方程及性质
理想气体状态方程
pV = nRT，其中p为压强，V为体积，n 为物质的量，R为气体常数，T为热力学 温度。
VS
理想气体性质
理想气体是一种假想的气体，其分子间无 相互作用力，分子本身不占体积。
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理想气体等温过程分析
等温过程定义
在等温过程中，系统的温度 保持不变。
等温膨胀
气体在等温条件下膨胀，其 内能不变，吸收热量等于对 外做功。
等温压缩
气体在等温条件下压缩，其 内能不变，放出热量等于外 界对气体做功。
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理想气体多变过程分析
多变过程定义
多变过程是温度和压力同时变化的过程。
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热力学第一定律
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热力学能、功和热量
热力学能
是系统内部所有微观粒子各种能 量的总和，包括微观粒子的动能 、势能、化学能、电离能等。
功
是系统与外界之间由于力学相互 作用而传递的能量。功是宏观过 程量，其数值及正负与所选的初 始状态有关。
热量
是系统与外界之间由于温差而传 递的能量。热量是过程量，其数 值及正负与所选的初始状态有关 。
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为工程热力学中许多重要概念和 理论，如熵、熵增原理、热力学
温标等提供了基础。
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卡诺循环与卡诺定理
卡诺循环 由两个等温过程和两个绝热过程构成
的循环。
是一种理想化的可逆循环，其效率只 取决于高温热源和低温热源的温度。
哈尔滨工业大学《工程热力学》课程简介
《工程热力学》课程简介课程编号：T1023010课程名称：工程热力学课程英文名称：ENGINEERING THERMODYNAMICS总学时：70 讲课学时：64 习题课学时：实验学时：6 上机学时：学分：4.0开课单位：能源科学与工程学院热能动力工程系热工教研室授课对象：能源学院热能动力工程系热能动力工程专业其他相关专业先修课程：高等数学，大学物理教材：《工程热力学》（第三版），沈维道、蒋智敏、童均耕合编，高等教育出版社，2001年6月参考书：《工程热力学》（第三版），严家騄编著、王永青参编，高等教育出版社，2001年1月《工程热力学》（第一版），朱明善、刘颖、林兆庄、彭晓峰，清华大学出版社，1995年11月Required CourseAdvanced Mathematics, College PhysicsTextbookEngineering Thermodynamics (3rd Edition), W. D. Shen, Z. M. Jiang, J.G.Tong, Higher Education Press, Jun., 2001ReferencesEngineering Thermodynamics (3rd Edition), J. L. Yan, Y. Q. Wang, Higher Education Press, Jan., 2001Engineering Thermodynamics (1st Edition), M. S. Zhu, Y. Liu, Z. Z. Lin, X. F. Peng, Tsinghua University Press, Nov., 1995简介工程热力学是研究热能和机械能相互转换规律及热能有效利用的科学。
工程热力学课程是热工类及机械类各专业的主要技术基础课之一。
本课程的教学目的和主要任务是使学生掌握能量转换的基本规律，并能正确运用这些规律进行热工过程和热力循环的分析计算。
(完整版)工程热力学教案第一讲
工程热力学工程热力学的作用：主要研究热能与机械能相互转换的规律、方法及提高转化率的途径，比较集中地表现为能量方程。
工程热力学部分的主要内容（1）基本概念与基本定律，如工质、热力系、热力状态、状态参数及热力过程、热力学第一定律、热力学第二定律等等，这些基本概念和基本定律是全部工程热力学的基础。
（2）常用工质的热力性质。
其主要内容是理想气体、水蒸气、湿空气等常用工质的基本热力性质。
工质热力性质的研究是具体分析计算能量传递与转换过程的前提。
（3）各种热工设备的热力过程。
其主要内容有理想气体的热力过程、气体和蒸汽在喷管和扩压管中流动过程及蒸汽动力循环等热力过程的分析计算。
这些典型热工设备热力过程的分析计算，是工程热力学应用基本定律结合工质特性和过程特性分析计算具体能量传递与转换过程完善性的方法示例。
第一章工质及气态方程第一节工质热力系统第二节工质的热力状态基本状态参数第三节平衡状态状态方程第四节理想气体状态方程本章的主要内容1、讨论能量转换过程中所涉及的各种基本概念；2、在以气体为重要工质的能量转换过程中，介绍其状态方程。
本章的学习要求•理解工质、热力系的定义，掌握热力系的分类。
•理解热力状态和状态参数的定义；掌握状态参数的特征、分类，基本状态参数的物理意义和单位；掌握绝对压力、表压力和真空度的关系。
•掌握平衡状态的物理意义及实现条件。
•了解状态方程式及参数坐标图的物理意义及作用。
•理解热力过程、准平衡过程和可逆过程的物理意义与联系，能正确判定准平衡过程和可逆过程。
第一节工质及状态方程本节重点掌握热力系统，在学习这一概念之前先认识一个概念：【工质】1. 什么是工质?实现热能与机械能相互转换或热能转移的媒介物质。
2. 工质特性:可压缩、易膨胀、易流动3. 常用工质:热机循环中: 水蒸气、空气、燃气。
制冷循环、热泵循环中: 氨、氟里昂。
举例（1）从能量转换方面：汽轮中的水蒸气首先要知道汽轮机的工作过程，如图示（蒸汽动力循环示意图）该工作过程实现了热能——>机械能的能量转换，水蒸气作为该能量转换过程中的媒介物质，就是工质。
哈工大工程热力学教案-第3章 热力学第一定律
第3章 热力学第一定律本章基本要求深刻理解热量、储存能、功的概念，深刻理解内能、焓的物理意义 理解膨胀（压缩）功、轴功、技术功、流动功的联系与区别 本章重点熟练应用热力学第一定律解决具体问题热力学第一定律的实质: 能量守恒与转换定律在热力学中的应用 收入-支出=系统储能的变化=+sur sys E E 常数对孤立系统：0=∆isol E 或 0=∆+∆sur sys E E第一类永动机：不消耗任何能量而能连续不断作功的循环发动机。
3．1系统的储存能系统的储存能的构成：内部储存能+外部储存能 一．内能热力系处于宏观静止状态时系统内所有微观粒子所具有的能量之和，单位质量工质所具有的内能，称为比内能，简称内能。
U=mu内能=分子动能+分子位能分子动能包括：1．分子的移动动能 2。
分子的转动动能. 3．分子内部原子振动动能和位能 分子位能：克服分子间的作用力所形成u=f (T,V) 或u=f (T,P) u=f (P,V)注意: 内能是状态参数. 特别的: 对理想气体u=f (T) 问题思考: 为什么?外储存能：系统工质与外力场的相互作用（如重力位能）及以外界为参考坐标的系统宏观运动所具有的能量（宏观动能）。
宏观动能：221mc E k =重力位能：mgz E p = 式中 g —重力加速度。
系统总储存能：p k E E U E ++=或mgz mc U E ++=221gz c u e ++=2213．2 系统与外界传递的能量与外界热源,功源,质源之间进行的能量传递 一、热量在温差作用下,系统与外界通过界面传递的能量。
规定:系统吸热热量为正，系统放热热量为负。
单位：kJ kcal l kcal=4.1868kJ特点: 热量是传递过程中能量的一种形式，热量与热力过程有关,或与过程的路径有关. 二、功除温差以外的其它不平衡势差所引起的系统与外界传递的能量.1．膨胀功W ：在力差作用下，通过系统容积变化与外界传递的能量。
哈工大工程热力学教案-第5章 热力学第二定律
第5章热力学第二定律本章基本要求理解热力学第二定律的实质，卡诺循环，卡诺定理，孤立系统熵增原理，深刻理解熵的定义式及其物理意义。
熟练应用熵方程，计算任意过程熵的变化，以及作功能力损失的计算，了解火用、火无的概念。
基本知识点：5．1 自然过程的方向性一、磨擦过程功可以自发转为热,但热不能自发转为功二、传热过程热量只能自发从高温传向低温三、.自由膨胀过程绝热自由膨胀为无阻膨胀,但压缩过程却不能自发进行四、混合过程两种气体混合为混合气体是常见的自发过程五、燃烧过程燃料燃烧变为燃烧产物(烟气等),只要达到燃烧条件即可自发进行结论:自然的过程是不可逆的5．2 热力学第二定律的实质一、.热力学第二定律的实质克劳修斯说法：热量不可能从低温物体传到高温物体而不引起其它变化 开尔文说法：不可能制造只从一个热源取热使之完全变为机械能，而不引起其它变化的循环发动机。
二、热力学第二定律各种说法的一致性反证法:（了解）5.3 卡诺循环与卡诺定理意义：解决了热变功最大限度的转换效率的问题一.卡诺循环:1、正循环 组成：两个可逆定温过程、两个可逆绝热过程过程a-b ：工质从热源(T1)可逆定温吸热b-c ：工质可逆绝热(定'熵)膨胀c-d ：工质向冷源(T2)可逆定温放热d-a ：工质可逆绝热(定熵)压缩回复到初始状态。
循环热效率：12101q q q w t -==η)(11a b s s T q -==面积abefa )(22d c s s T q -==面积cdfec因为 )()(d c a b s s s s -=-得到 121T T t -=η 分析：1、热效率取决于两热源温度，T1、T2，与工质性质无关。
2、由于T1,∞≠ T2≠0，因此热效率不能为13、若T1=T2，热效率为零，即单一热源，热机不能实现。
逆循环：包括：绝热压缩、定温放热。
定温吸热、绝热膨胀。
致冷系数：212212021T T T q q q w q c -=-==ε 供热系数211211012T T T q q q w q c -=-==ε 关系：112+=c c εε分析：通常T2>T1-T2 所以： 11>c ε卡诺定理：1、所有工作于同温热源、同温冷源之间的一切热机，以可逆热机的热效率为最高。
哈工大工程热力学教案-第2章 理想气体的性质
第2章理想气体的性质本章基本要求：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。
本章重点：气体的热力性质，状态参数间的关系及热物性参数，状态参数(压力、温度、比容、内能、焓、熵)的计算。
2．1 理想气体状态方程一、理想气体与实际气体定义：气体分子是一些弹性的，忽略分子相互作用力，不占有体积的质点,注意：当实际气体p→0 v→∞的极限状态时，气体为理想气体。
二、理想气体状态方程的导出状态方程的几种形式1．RTpv=适用于1千克理想气体。
式中：p—绝对压力Pav—比容m3/kg，T—热力学温度K2．mRTpV=适用于m千克理想气体。
式中V—质量为m kg气体所占的容积3．T=适用于1千摩尔理想气体。
RpVM0式中V M=M v—气体的摩尔容积，m3/kmol；R0=MR—通用气体常数，J/kmol·K4．T=适用于n千摩尔理想气体。
nRpV式中V —nKmol 气体所占有的容积，m 3；n —气体的摩尔数，M m n =，kmol 5．222111T v P T v P = 6．222111T V P T V P = 仅适用于闭口系统 状态方程的应用：1．求平衡态下的参数2．两平衡状态间参数的计算3．标准状态与任意状态或密度间的换算4．气体体积膨胀系数例1：体积为V 的真空罐出现微小漏气。
设漏气前罐内压力p 为零，而漏入空气的流率与（p 0－p ）成正比，比例常数为α，p 0为大气压力。
由于漏气过程十分缓慢，可以认为罐内、外温度始终保持T 0不变，试推导罐内压力p 的表达式。
解：本例与上例相反，对于罐子这个系统，是个缓慢的充气问题，周围空气漏入系统的微量空气d m '就等于系统内空气的微增量d m 。
由题设条件已知，漏入空气的流率ατ='d d m （p 0－p ），于是： ）（p p m m -='=0d d d d αττ （1） 另一方面，罐内空气的压力变化（d p ）与空气量的变化（d m ）也有一定的关系。
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绪论 (2学时)一、基本知识点基本要求理解和掌握工程热力学的研究对象、主要研究内容和研究方法·理解热能利用的两种主要方式及其特点·了解常用的热能动力转换装置的工作过程1．什么是工程热力学从工程技术观点出发，研究物质的热力学性质，热能转换为机械能的规律和方法，以及有效、合理地利用热能的途径。
电能一一机械能锅炉一一烟气一一水一一水蒸气一一(直接利用) 供热锅炉一一烟气一一水一一水蒸气一一汽轮机一一 (间接利用)发电冰箱一一-(耗能) 制冷2．能源的地位与作用及我国能源面临的主要问题3. 热能及其利用（1）.热能：能量的一种形式（2）.来源：一次能源：以自然形式存在，可利用的能源。
如风能,水力能,太阳能、地热能、化学能和核能等。
二次能源：由一次能源转换而来的能源，如机械能、机械能等。
（3）.利用形式：直接利用：将热能利用来直接加热物体。
如烘干、采暖、熔炼(能源消耗比例大)间接利用：各种热能动力装置，将热能转换成机械能或者再转换成电能，4．.热能动力转换装置的工作过程5．热能利用的方向性及能量的两种属性过程的方向性：如：由高温传向低温能量属性：数量属性、,质量属性 (即做功能力)注意：数量守衡、质量不守衡提高热能利用率：能源消耗量与国民生产总值成正比。
6．本课程的研究对象及主要内容研究对象：与热现象有关的能量利用与转换规律的科学。
研究内容：（1）．研究能量转换的客观规律，即热力学第一与第二定律。
（2）．研究工质的基本热力性质。
（3）．研究各种热工设备中的工作过程。
（4）．研究与热工设备工作过程直接有关的一些化学和物理化学问题。
7．.热力学的研究方法与主要特点（1）宏观方法：唯现象、总结规律，称经典热力学。
优点：简单、明确、可靠、普遍。
缺点：不能解决热现象的本质。
（2）微观方法：从物质的微观结构与微观运动出发，统计的方法总结规律,称统计热力学。
优点：可解决热现象的本质。
缺点：复杂，不直观。
主要特点：三多一广，内容多、概念多、公式多。
联系工程实际面广。
条理清楚，推理严格。
二、重点、难点重点：热能利用的方向性及能量的两种属性难点：使学生认识到学习本课程的重要性，激发学生的学习兴趣和学习积极性，教会学生掌握专业基础课的学习方法。
四、德育点·通过对我国能源及其利用现状的介绍,增强学生对我国能源问题的忧患意识和责任意识,激发学生为解决我国能源问题而努力学习的爱国热情·通过热能利用在整个能源利用中地位的阐述,使学生认识研究热能利用和学习工程热力学的重要性,向学生渗透爱课程、爱专业教育五、练习与讨论讨论题:能源与环境、节能的重要性、建筑节能、辩证思维学习方法：物理概念必须清楚，记住一般公式，注意问题结果的应用。
第1章基本概念本章基本要求: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。
本章重点：取热力系统，对工质状态的描述，状态与状态参数的关系，状态参数，平衡状态，状态方程，可逆过程。
1. 1 热力系统一、热力系统系统：用界面从周围的环境中分割出来的研究对象，或空间内物体的总和。
外界：与系统相互作用的环境。
界面：假想的、实际的、固定的、运动的、变形的。
依据：系统与外界的关系，系统与外界的作用：热交换、功交换、质交换。
二、闭口系统和开口系统(按系统与外界有无物质交换)闭口系统：系统内外无物质交换,称控制质量。
开口系统：系统内外有物质交换,称控制体积。
三、绝热系统与孤立系统绝热系统：系统内外无热量交换 (系统传递的热量可忽略不计时，可认为绝热)孤立系统：系统与外界既无能量传递也无物质交换=系统+相关外界=各相互作用的子系统之和= 一切热力系统连同相互作用的外界四、根据系统内部状况划分可压缩系统：由可压缩流体组成的系统。
简单可压缩系统：与外界只有热量及准静态容积变化均匀系统：内部各部分化学成分和物理'性质都均匀一致的系统，是由单相组成的。
非均匀系统：由两个或两个以上的相所组成的系统。
单元系统：一种均匀的和化学成分不变的物质组成的系统。
多元系统：由两种或两种以上物质组成的系统。
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。
注意:系统的选取方法仅影响解决问题的繁复程度，与研究问题的结果无关。
思考题：孤立系统一定是闭口系统吗。
反之怎样。
孤立系统一定不是开口的吗。
孤立系统是否一定绝热。
1．2 工质的热力状态与状态参数一、状态与状态参数状态：热力系统中某瞬间表现的工质热力性质的总状况。
状态参数：描述工质状态特性的各种状态的宏观物理量。
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。
状态参数的数学特性:1．表明：状态的路径积分仅与初、终状态有关，而与状态变化的途径无关。
2．=0表明：状态参数的循环积分为零基本状态参数：可直接或间接地用仪表测量出来的状态参数。
如：温度、压力、比容或密度1．温度：宏观上，是描述系统热力平衡状况时冷热程度的物理量。
微观上,是大量分子热运动强烈程度的量度式中—分子平移运动的动能，其中m是一个分子的质量，是分子平移运动的均方根速度；B—比例常数；T—气体的热力学温度。
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。
摄氏度与热力学温度的换算：2．压力：垂直作用于器壁单位面积上的力，称为压力，也称压强。
式中：F—整个容器壁受到的力，单位为牛顿（N）；f—容器壁的总面积（m2）。
微观上：分子热运动产生的垂直作用于容器壁上单位面积的力。
式中：P—单位面积上的绝对压力；n—分子浓度，即单位容积内含有气体的分子数，其中N为容积V包含的气体分子总数。
压力测量依据：力平衡原理压力单位：MPa相对压力：相对于大气环境所测得的压力。
工程上常用测压仪表测定的压力。
以大气压力为计算起点，也称表压力。
（P>B）（P<B）式中 B—当地大气压力Pg—高于当地大气压力时的相对压力，称表压力；H —低于当地大气压力时的相对压力，称为真空值。
注意：只有绝对压力才能代表工质的状态参数3．比容:比容：单位质量工质所具有的容积。
密度：单位容积的工质所具有的质量。
m3/kg关系：式中：—工质的密度 kg/m3 ，—工质的比容 m3/kg例:表压力或真空度为什么不能当作工质的压力？工质的压力不变化，测量它的压力表或真空表的读数是否会变化？解：作为工质状态参数的压力是绝对压力，测得的表压力或真空度都是工质的绝对压力与大气压力的相对值，因此不能作为工质的压力；因为测得的是工质绝对压力与大气压力的相对值，即使工质的压力不变，当大气压力改变时也会引起压力表或真空表读数的变化。
三、强度性参数与广延性参数强度性参数：系统中单元体的参数值与整个系统的参数值相同，与质量多少无关，没有可加性。
在热力过程中，强度性参数起着推动力作用，称为广义力或势。
如温度、压力等。
广延性参数：系统中各单元体该广延性参数值之和，在热力过程中，广延性参数的变化起着类似力学中位移的作用，称为广义位移。
如系统的容积、内能、焓、熵等。
1．3平衡状态、状态公理及状态方程一、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。
平衡状态的充要条件：热平衡(温度平衡) 力平衡(压力平衡)化学势平衡（包括相平衡和化学平衡）注意：平衡必稳定，反之稳定未必平衡。
平衡与均匀也是不同的概念，均匀是相对于空间，平衡是相对于时间。
平衡不一定均匀。
状态公理：确定纯物质系统平衡状态的独立参数=n+1式中n表示传递可逆功的形式，而加1表示能量传递中的热量传递。
例如：对除热量传递外只有膨胀功(容积功)传递的简单可压缩系统，n=1，于是确定系统平衡状态的独立参数为1十1=2所有状态参数都可表示为任意两个独立参数的函数。
状态方程: 反映工质处于平衡状态时基本状态参数的制约关系。
纯物质简单可压缩系统的状态方程：F(P,V,T)=01．4 准静态过程与可逆过程热力过程：系统状态的连续变化称系统经历了一个热力过程。
一、准静过程：如果造成系统状态改变的不平衡势差无限小，以致该系统在任意时刻均无限接近于某个平衡态，这样的过程称为准静态过程。
注意:准静态过程是一种理想化的过程，实际过程只能接近准静态过程。
二、可逆过程：系统经历一个过程后，如令过程逆行而使系统与外界同时恢复到初始状态，而不留下任何痕迹，则此过程称为可逆过程。
实现可逆过程的条件：1．过程无势差 (传热无温差，作功无力差)2．过程无耗散效应。
三、可逆过程的膨胀功 (容积功)系统容积发生变化而通过界面向外传递的机械功。
J/kg规定: 系统对外做功为正，外界对系统作功为负。
问题：比较不可逆过程的膨胀功与可逆过程膨胀功四、可逆过程的热量:系统与外界之间依靠温差传递的能量称为热量。
可逆过程传热量：q J/kg规定:系统吸热为正，放热为负。
1．5 热力循环:定义：工质从某一初态开始，经历一系列状态变化，最后由回复到初态的过程。
,一、正循环正循环中的热转换功的经济性指标用循环热效率：式中 q1—工质从热源吸热；q2—工质向冷源放热； w0—循环所作的净功。
二、逆循环以获取制冷量为目的。
致冷系数：式中：q1—工质向热源放出热量；q2—工质从冷源吸取热量；w0—循环所作的净功。
供热系数：式中：q1—工质向热源放出热量，q2—工质从冷源吸取热量，w0—循环所作的净功本章应注意的问题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．状态参数的特性及状态参数与过程参数的区别。
思考题：1．温度为100℃的热源，非常缓慢地把热量加给处于平衡状态下的0℃的冰水混合物，试问：1、冰水混合物经历的是准静态过程吗？2、加热过程是否可逆？2．平衡态与稳态（稳态即系统内各点的状态参数均不随时间而变）有何异同？热力学中讨论平衡态有什么意义？3．外界条件变化时系统有无达到平衡的可能？在外界条件不变时，系统是否一定处于平衡态？4．判断下列过程是否为可逆过程：1)对刚性容器内的水加热使其在恒温下蒸发。