工程热力学课件教学PPT作者刘宝兴工程热力学1-8(全套课件齐)课件.

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图1-5 表示汽缸—活塞压缩过程的p-V 图
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过程中温度保持不变的过程叫等温过程。 过程中压力保持不变的过程叫等压过程。 过程中比体积保持不变的过程叫等容过程。 热力学循环是两个或更多个过程的总体， 并且终态等于初始状态。

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稳定就意味着参数不随时间变化，反之就 是不稳定。 稳定流动过程被定义为在该过程中流体稳 定地流过控制容积，这时流体参数可从控 制容积中的一点到另一点发生变化，但是， 在任何固定点、在整个过程中都保持不变。 在稳定流动过程中控制容积的体积V、质 量m 和总能量E 保持不变。
热力学涉及所有与能有关的问题，掌握热力 学原理对开发利用能源是十分重要的。
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热力学系统（或称为系统）—
1.2 系统的定义
任何具有确定特性
的物质或空间的整体。
系统的选择由个人决定，如何确定系统需要一定
的技巧。
系统分为两类
— 闭口系统和开口系统。
定量物质，没有
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闭口系统（也称为控制质量）—
一个准静态过程可以被看作系统内不平衡势无限 小、过程进行得足够慢的过程。 人们对准静态过程感兴趣，一是因为它分析方便， 二是可以用作与实际过程进行比较的标准。


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用参数坐标图来分析热力过程是很方便的。图1-5
表示汽缸—活塞压缩过程的p-V 图。

过程途径表示过程中系统经历的一系列平衡状态。 对非准静态过程无法用一个状态来表征整个系统， 所以也没有整个系统的过程途径。非准静态过程 用初态和终态之间的虚线表示。
研究方法
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参数可以细分成两类，强度参数和广延参数。


强度参数不依赖系统的大小，例如温度和压力。
广延参数依赖于系统的大小，例如质量和体积。

而单位质量的广延参数，如比体积，具有强度参
数的性质。
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平衡 — 只要系统内各处参数是均匀的，才有确定 的参数值。这时系统就该参数来说是平衡的。

热力学处理的是平衡状态 — 系统中没有不平衡的 势（或驱动力）。当平衡系统孤立于外界时，就 不经历变化。
除非满足所有有关类型的平衡条件，否则系统就 不处于热力学平衡状态。

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热平衡 — 整个系统的温度相同，即系统没有引起 热流的驱动力，即温差。 力平衡 — 力平衡与压力有关，系统任何点处没有 压力随时间的变化。 相平衡 — 每相的质量达到平衡含量并维持状态。 化学平衡 — 系统化学组分不随时间变化，即没有 化学反应发生。 稳定状态 — 没有一个系统参数随时间而变。
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直接的能量转换
（1） 燃料电池，它将化学能直接转换成电 能，图1-4示意表示利用氢和氧的燃料 电池。 （2） 热电发生器
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图1-4示意表示利用氢和氧的燃料电池。
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地热发电厂 - 蒸汽动力装置的另一种形式 太阳能 必须开发经济实用的一些方法。以 降低储存成本和设计出经济的房屋辅助采 暖系统。
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图1-2描述一个简单蒸汽动力装置循环。
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燃气发动机 — 热力学可分析预测可从发动 机得到多少功，如何降低发动机排气污染。 燃气轮机是另一种动力源。 基于微型燃气轮机的冷热电三联供系统， 见图1-3。 如何更有效地将燃料的化学能转换成机械 能?

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微型燃气轮机的冷热电三联供系统示意图。
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状态公理 — 简单可压缩系统的状态完全可 由两个独立的强度参数来给定。
Байду номын сангаас
简单可压缩系统 — 没有电、磁、重力、运
动和表面张力作用时的系统。

这些作用是由外力场引起的，对大多数工
程问题是可以忽略不计的。
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温度与比体积是独立参数，并能一起确定简单可 压缩系统的状态。

温度和压力对单相系统是独立参数。对多相系统
是互相对应的参数。因此温度和压力不足以确定
两相系统的状态。
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过程 — 系统从一个平衡状态到另一个平衡状态所
经历的任何变化，过程就是系统状态的变化。

途径 — 在一个过程中系统所经过的无数个系统状
态。

一个过程的完整地描述，应说明过程的初态和终 态、过程的途径以及与外界的相互作用。
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当过程进行中系统随时保持无限接近平衡状态， 就称为准静态过程或准平衡过程。
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热力学是一门研究能的科学，是研 究物质性质和能量转换之间关系的基 础工程学科。 热转换成功，或化学能转换成电能 就是能的形式的转换，热力学提供了 对它们进行分析的科学工具。
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1.1 应用领域
在许多工程系统和其他生活方面常常遇到热力学的应用： 心脏不断地将血液泵到人体全身。 体细胞中的各种能量转换。 体热不停地排放到环境。 一间普通的房屋在某些方面就是一间充满热力学奇妙的
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工程热力学
精品课程教学课件PPT
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面向21世纪高等学校课程教材
工程热力学
ENGINEERING THERMODYNAMICS
主 编 刘宝兴 主 审 任禾盛 机械工业出版社
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第1章 基本概念和定义
1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 热力学的应用领域 系统的定义 系统的描述及其性质 比体积和压力 温度

展示厅，图1-1是具有太阳能热水系统的民宅。

许多常用的家用器皿和家用电器都多少用到热力学原理
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图1-1是具有太阳能热水系统的民宅。
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典型工程设备及系统：

蒸汽动力发电厂是现代文明基础的动力装 置。图1-2描述一个简单蒸汽动力装置循环。 它需要人们用热力学去加以分析改进 以提高蒸汽动力发电厂的效率。
物质跨越边界。

孤立系统 — 与外界不以任何方式相互作用的闭口 系统。 开口系统（也称为控制容积）— 物质可跨越系统 的边界，是适当选择的空间区域，通常是包围涉 及物质流动的装置设备 外界 — 不在系统中的其他一切事物 边界 — 分开系统和外界的表面


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1.3
系统的描述及其性质
— 主要是用宏观的方法（经典的方法），微观的 方法（统计的方法）只用于解释某些用宏观方法不能理解 的现象。 状态 — 描述物质如何存在。它具有温度、压力、密度以及 其他宏观参数。 参数是整个系统的特征量，它不取决于系统状态如何变化， 只取决于最终的系统状态。 参数必须是系统的特性。一个系统从一个状态到另一个状 态，参数只取决于状态，与系统经历的状态变化无关。