热力学第一章课件
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高等热力学课件第1章流体pVT关系
3
等温与绝热
可用于描述理想气体的扩张和压缩过程，探索其热力学性质。
流体的比热容和焓
比热容
衡量流体在吸收或释放热量时的 温度变化。
焓
描述了系统的内能和对外界做功 的总和性 质和能量转化。
麦克斯韦方程和吉布斯-杜亨方程
1 麦克斯韦方程
热力学函数之间的偏导数关系，揭示了系统 的性质。
理想气体与实际气体
1 理想气体
遵循理想气体定律，分子之间无相互作用。
2 实际气体
分子之间有相互作用，需要使用状态方程来描述。
3 真实气体状态方程
包括艾伦-富根方程和范德华方程。
等温过程和绝热过程
1
等温过程
温度保持不变，内能转化为热量与环境交换。
2
绝热过程
热量不从或不向环境交换，内能转化为功或由功转化为内能。
2 吉布斯-杜亨方程
描述了多组分体系的平衡条件。
相图和临界点
相图
展示了物质在不同温度和压 力条件下的各种相态。
临界点
温度和压力达到临界值时， 物质不再存在液态和气态之 分。
临界温度和临界压力
定义了物质转变为超临界流 体的条件。
流体在工程中的应用
1 流体动力学
用于设计飞行器、汽车和船只的空气动力学 和水动力学。
2 能源转换
涉及流体的燃烧、蒸汽发电和涡轮机等领域。
3 化工过程
4 环境工程
流体在化学工程中的传热、传质和反应过程。
涉及水力学、水污染和废水处理等流体问题。
高等热力学课件第1章流 体pVT关系
流体力学的核心概念之一是流体的pVT关系。通过深入研究这些关系，我们可 以更好地理解流体的特性和行为。
流体的性质
《热力学1章》课件
热量
热量指的是在热传递过程中传递 的能量，单位是焦耳。热量是能 量转移的过程，表示物体之间热 能传递的多少。
热能和其他形式能量的转换
热能与其他形式能量的转换
热能可以与其他形式的能量相互转换，如机械能、电能和化学能等。热力学第 一定律指出，能量不能凭空产生也不能凭空消失，只能从一种形式转化为另一 种形式。
研究环境中的热力学过程和能量 转换规律，为环境保护提供理论
支持。
THANKS
感谢您的观看
恒。
推导过程中涉及到的概念和原理 还包括：热量、温度、功等。
热力学第一定律的应用
01
02
03
应用领域
热力学第一定律在能源、 化工、环境、航空航天等 领域都有广泛的应用。
具体应用
如燃烧过程、蒸汽机工作 原理、制冷技术等都遵循 热力学第一定律，即能量 的转换与守恒。
注意事项
在实际应用中，需要考虑 到能量的损失和效率问题 ，以及如何提高能量的利 用率。
02
通过分析分子运动和热传导等现 象，我们可以推导出热力学第二 定律，它限制了热量自发地从低 温物体传到高温物体的可能性。
热力学第二定律的应用
热力学第二定律在能源利用、制 冷技术、空调等领域有广泛应用
。
它指导我们如何更有效地利用能 源，例如在发电站中，通过提高 蒸汽机的效率来减少热量损失，
从而提高发电效率。
制冷技术
制冷技术是热力学的另一个重要应用领域，如空调、冰箱和工业制冷等
。制冷技术利用物质的相变和热力学原理实现物体的冷却和温度控制。
03
化工生产
化工生产中许多工艺过程都涉及到热力学原理，如蒸馏、萃取、结晶和
化学反应等。了解和掌握热力学原理有助于优化化工生产过程，提高产
热量指的是在热传递过程中传递 的能量，单位是焦耳。热量是能 量转移的过程，表示物体之间热 能传递的多少。
热能和其他形式能量的转换
热能与其他形式能量的转换
热能可以与其他形式的能量相互转换，如机械能、电能和化学能等。热力学第 一定律指出，能量不能凭空产生也不能凭空消失，只能从一种形式转化为另一 种形式。
研究环境中的热力学过程和能量 转换规律，为环境保护提供理论
支持。
THANKS
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恒。
推导过程中涉及到的概念和原理 还包括：热量、温度、功等。
热力学第一定律的应用
01
02
03
应用领域
热力学第一定律在能源、 化工、环境、航空航天等 领域都有广泛的应用。
具体应用
如燃烧过程、蒸汽机工作 原理、制冷技术等都遵循 热力学第一定律，即能量 的转换与守恒。
注意事项
在实际应用中，需要考虑 到能量的损失和效率问题 ，以及如何提高能量的利 用率。
02
通过分析分子运动和热传导等现 象，我们可以推导出热力学第二 定律，它限制了热量自发地从低 温物体传到高温物体的可能性。
热力学第二定律的应用
热力学第二定律在能源利用、制 冷技术、空调等领域有广泛应用
。
它指导我们如何更有效地利用能 源，例如在发电站中，通过提高 蒸汽机的效率来减少热量损失，
从而提高发电效率。
制冷技术
制冷技术是热力学的另一个重要应用领域，如空调、冰箱和工业制冷等
。制冷技术利用物质的相变和热力学原理实现物体的冷却和温度控制。
03
化工生产
化工生产中许多工艺过程都涉及到热力学原理，如蒸馏、萃取、结晶和
化学反应等。了解和掌握热力学原理有助于优化化工生产过程，提高产
大学化学《物理化学-热力学第一定律及其应用》课件
(1)克服外压为 p '，体积从V1 膨胀到V ' ； (2)克服外压为 p"，体积从V ' 膨胀到V " ；
(3)克服外压为 p2，体积从V "膨胀到V2 。
We,3 p '(V 'V1)
p"(V "V ')
p
p1
p1V1
p2 (V2 V ")
p'
所作的功等于3次作功的加和。p "
p 'V ' p"V "
可见，外压差距越小，膨 p2 胀次数越多，做的功也越多。
V1 V ' V "
p2V2
V2 V
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2024/9/13
功与过程（多次等外压膨胀）
p"
p' p1
V"
V1
V'
p
p1
p1V1
p2
V2
p'
p 'V '
阴影面积代表We,3
p"
p"V "
p2
p2V2
上一内容
下一内容
V1 V ' V "
第三步：用 p1 的压力将体系从V ' 压缩到 V1 。
p
W' e,1
p"(V "
V2 )
p1
p1V1
p' (V ' V ")
p'
p 'V '
p1(V1 V ' )
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V2 V
第一部分热力学第一定律热力学概论教学课件
（ T， P 等）可用全微分（d T，d P）
表示，这就为热力学中的数学处理带来 很大的方便（后面将详述） 。
五、热力学平衡
如果体系中各状态函数均不随时间而 变化，我们称体系处于热力学平衡状 态。严格意义上的热力学平衡状态应 当同时具备三个平衡：
1. 热平衡 • 在体系中没有绝热壁存在的情况下，体系
2. 循环过程 体系由某一起始状态（始态）出发，经
过一系列的状态变化过程，最终又回到 原来的始态（即所有的状态函数都回到 始态），这叫循环过程。
3. 途径
体系由某一状态（始态）变化到另一状态 （终态），可以经过不同的方式，这种从 始态 终态的不同方式（变化线路）， 称为不同的 “途径”。
与“过程”相比，“途径”通常意味状态 空间中状态函数变化线路的多种选择性。 例：封闭体系中，从状态A 状态B 的变 化：
件。 * 这些问题的解决，将对生产和科研起巨大的作
用。
四、热力学的应用
1. 广泛性：只需知道体系的起始状态、 最终状态，过程进行的外界条件，就可 进行相应计算；而无需知道反应物质的 结构、过程进行的机理，所以能简易方 便地得到广泛应用。
2. 局限性：
a. 由于热力学无需知道过程的机理，所以 它对过程自发性的判断只能是知其然 而不知其所以然，只能停留在对客观 事物表面的了解而不知其内在原因；
2. 一定条件下某种过程能否自发进行，若 能进行，则进行到什么程度为止，即变 化的方向和限度问题。
二、热力学体系的基础（基石）
热力学的一切结论主要建立在两个经 验定律的基础之上，即热力学第一定 律和热力学第二定律（这是19世纪发 现的，后面将详细讲述）。
所谓经验定律，应有如下特征：
1. 是人类的经验总结，其正确性是由无 数次的实验事实所证实的；
表示，这就为热力学中的数学处理带来 很大的方便（后面将详述） 。
五、热力学平衡
如果体系中各状态函数均不随时间而 变化，我们称体系处于热力学平衡状 态。严格意义上的热力学平衡状态应 当同时具备三个平衡：
1. 热平衡 • 在体系中没有绝热壁存在的情况下，体系
2. 循环过程 体系由某一起始状态（始态）出发，经
过一系列的状态变化过程，最终又回到 原来的始态（即所有的状态函数都回到 始态），这叫循环过程。
3. 途径
体系由某一状态（始态）变化到另一状态 （终态），可以经过不同的方式，这种从 始态 终态的不同方式（变化线路）， 称为不同的 “途径”。
与“过程”相比，“途径”通常意味状态 空间中状态函数变化线路的多种选择性。 例：封闭体系中，从状态A 状态B 的变 化：
件。 * 这些问题的解决，将对生产和科研起巨大的作
用。
四、热力学的应用
1. 广泛性：只需知道体系的起始状态、 最终状态，过程进行的外界条件，就可 进行相应计算；而无需知道反应物质的 结构、过程进行的机理，所以能简易方 便地得到广泛应用。
2. 局限性：
a. 由于热力学无需知道过程的机理，所以 它对过程自发性的判断只能是知其然 而不知其所以然，只能停留在对客观 事物表面的了解而不知其内在原因；
2. 一定条件下某种过程能否自发进行，若 能进行，则进行到什么程度为止，即变 化的方向和限度问题。
二、热力学体系的基础（基石）
热力学的一切结论主要建立在两个经 验定律的基础之上，即热力学第一定 律和热力学第二定律（这是19世纪发 现的，后面将详细讲述）。
所谓经验定律，应有如下特征：
1. 是人类的经验总结，其正确性是由无 数次的实验事实所证实的；
地球化学热力学课件1
• 2、热力学第一定律（The First Law of
Thermodynamics）
是能量守恒与转化定律在热现象领域内所具有的
特殊形式，说明热力学能、热和功之间可以相互 转化，但总的能量不变。
第一定律的数学表达式
U = Q + W
对微小变化： dU =Q +W
• 功的计算
自由膨胀（free expansion）功。 δ W e,1 p e d V 0 因为 p e 0
P
2
2
2a V
3 C
0
(
V
2
)T
2RT (V C b )
3
6a V
4 C
0
Pc
R Tc Vc b
a Vc
2
• 解联立方程得：
V c 3b
Tc 8a 27 Rb
Pc
a 27b
2
R
8a 2 7 Tc b
8 3 PcV c 2 7 Tc 1 3
2
8 PcV c 3 Tc
热力学能（thermodynamic energy）以前称为内 能（internal energy）,它是指体系内部能量的 总和，包括分子运动的平动能、分子内的转动 能、振动能、电子能、核能以及各种粒子之间 的相互作用位能等。 热力学能是状态函数，用符号U表示，它的绝对 值无法测定，只能求出它的变化值。
Vc
4、对比方程 • a, b随物质种类而变化，利用Pc,Tc,Vc转 化方程为一般的方程---对比方程
Pr
(P a V
2
p pc
Vr
V Vc
( Pr Pc
第一章热力学第一定律课件
经验 总结总结 归纳提高 引出或定义出 解决的 能量效应(功与热) 过程的方向与限度 即有关能量守恒 和物质平衡的规律 物质系统的状态变化 第一章 热力学第一定律§1.1 热力学基本概念1.1.1 热力学的理论基础和研究方法 1、热力学理论基础热力学是建立在大量科学实验基础上的宏观理论，是研究各种形式的能量相互转化的规律，由此得出各种自发变化、自发进行的方向、限度以及外界条件的影响等。
⇨ 热力学四大定律：热力学第一定律——Mayer&Joule ：能量守恒，解决过程的能量衡算问题(功、热、热力学能等)； 热力学第二定律——Carnot&Clousius&Kelvin ：过程进行的方向判据； 热力学第三定律——Nernst&Planck&Gibson ：解决物质熵的计算；热力学第零定律——热平衡定律：热平衡原理T 1=T 2，T 2=T 3，则T 1= T 3。
2、热力学方法——状态函数法⇨ 热力学方法的特点：①只研究物质变化过程中各宏观性质的关系，不考虑物质的微观结构；（p 、V 、T etc ）②只研究物质变化过程的始态和终态，而不追究变化过程中的中间细节，也不研究变化过程的速率和完成过程所需要的时间。
⇨ 局限性：不知道反应的机理、速率和微观性质。
只讲可能性，不讲现实性。
3、热力学研究內容热力学研究宏观物质在各种条件下的平衡行为：如能量平衡，化学平衡，相平衡等，以及各种条件对平衡的影响，所以热力学研究是从能量平衡角度对物质变化的规律和条件得出正确的结论。
热力学只能解决在某条件下反应进行的可能性，它的结论具有较高的普遍性和可靠性，至于如何将可能性变为现实性，还需要动力学方面知识的配合。
1.1.2 热力学的基本概念生活实践 生产实践 科学实验 热力学第一定律 热力学第二定律 热力学第三定律 热力学第零定律 热力学理论基础 热力学能U 焓H 熵S 亥姆霍茨函数A 吉布斯函数G压力p 体积V 温度T 实验测得p ,V ,T 变化过程 相变化过程 化学变化过程1、系统与环境 ⇨ 系统（System ）：热力学研究的对象(微粒组成的宏观集合体)。
热力学第一章优秀课件
1 2
热力学第一定律
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。
热力学基本方程
dU=TdS-PdV，其中U为内能，T为温度，S为熵 ，P为压强，V为体积。
3
应用举例
利用热力学基本方程可以求解系统在特定过程中 的内能、功和热量等热力学量的变化。
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。
能量守恒
能量既不会凭空产生，也不会凭 空消失，它只会从一种形式转化 为另一种形式，或者从一个物体 转移到其它物体，而能量的总量
保持不变。
热力学能
热力学系统内部的所有能量之和 ，包括系统内所有分子的动能、 势能、化学能、电离能和原子核
多方过程与可逆过程
01
多方过程
系统状态变化时，其压强和体积按一定关系变化的过程。多方过程的特
性由多方指数n描述，表示压强与体积的n次方成正比。
02 03
可逆过程
系统状态变化可以无限缓慢地进行，使得在每一个瞬间，系统都接近于 平衡态的过程。可逆过程是理想化的过程，实际中难以实现，但具有重 要的理论意义。
热力学第零定律与温度概念
热力学第零定律
如果两个系统分别与第三 个系统处于热平衡状态， 那么这两个系统彼此之间 也必定处于热平衡状态。
温度概念
温度是表征物体冷热程度 的物理量，是物体分子运 动平均动能的标志。
温标
温度的数值表示法，如摄 氏温标、华氏温标、热力 学温标等。
热力学第一定律与能量守恒
热力学第一定律
麦克斯韦关系式推导
麦克斯韦关系式的引入
物理化学课件-第一章-热力学精选全文
不能指出过程的机理和变化速率。
第二节 热力学基本概念
一、系统与环境
系统：划定的研究对象 环境：与系统相关联的其余部分 划定界面： 实际存在的想象的
（系统 + 环境 = 宇宙）
开放系统 封闭系统
系统分类： 敞开系统：有物质交换 有能量交换 封闭系统：无物质交换 有能量交换 隔离系统：无物质交换 无能量交换 (孤立系统)
V = f(T, p) dV = (V/ T)pdT + (V/ p)pdp
H2O (s, 25oC,1 atm ) H2O (g, 25oC,1 atm )
H2O (l, 25oC, 1 atm )
4. 不同状态函数的初等函数（+ - x /）也是状态 函数
G = H – TS; H ＝ U + pV
功和热都不是系统性质，所以也不是状态函数！不符合全 微分性质，其微小变化表示为Q和P
第三节 热力学第一定律
一、热力学能（内能U-internal energy ）
系统总能量 整体动能 系统中各种形式能量的总和
整体势能
内能 U 分子动能（平动、转动、振动） 温度T
分子位能
体积 V
分子内能量（更小一级质点能量）
七、功和热
体系和环境间能量传递交换的两种形式
1．热(Q)： 由温度差异引起的能量传递， 规定： 系统吸热，Q为正值 系统放热，Q为负值 显热： 热量传递时，系统的温度改变。如水
50C~100C 潜热： 热量传递时，系统的温度不变。如水100C蒸发 热是一种由质点无序运 动平均强度不同传递的能量 热不是状态函数，Q的大小与途径有关
若压力是连续变化的 W =- p外dV
W = - p外dV
等容过程 真空膨胀过程
第二节 热力学基本概念
一、系统与环境
系统：划定的研究对象 环境：与系统相关联的其余部分 划定界面： 实际存在的想象的
（系统 + 环境 = 宇宙）
开放系统 封闭系统
系统分类： 敞开系统：有物质交换 有能量交换 封闭系统：无物质交换 有能量交换 隔离系统：无物质交换 无能量交换 (孤立系统)
V = f(T, p) dV = (V/ T)pdT + (V/ p)pdp
H2O (s, 25oC,1 atm ) H2O (g, 25oC,1 atm )
H2O (l, 25oC, 1 atm )
4. 不同状态函数的初等函数（+ - x /）也是状态 函数
G = H – TS; H ＝ U + pV
功和热都不是系统性质，所以也不是状态函数！不符合全 微分性质，其微小变化表示为Q和P
第三节 热力学第一定律
一、热力学能（内能U-internal energy ）
系统总能量 整体动能 系统中各种形式能量的总和
整体势能
内能 U 分子动能（平动、转动、振动） 温度T
分子位能
体积 V
分子内能量（更小一级质点能量）
七、功和热
体系和环境间能量传递交换的两种形式
1．热(Q)： 由温度差异引起的能量传递， 规定： 系统吸热，Q为正值 系统放热，Q为负值 显热： 热量传递时，系统的温度改变。如水
50C~100C 潜热： 热量传递时，系统的温度不变。如水100C蒸发 热是一种由质点无序运 动平均强度不同传递的能量 热不是状态函数，Q的大小与途径有关
若压力是连续变化的 W =- p外dV
W = - p外dV
等容过程 真空膨胀过程
工程热力学(第五版)第一章课件
1.2.5 基本状态参数
U形管式压力计示意图
pb
U形管式压力计示意图
pb
p pb
p pb
p
pg
p pb pg
p
pv
p pb pv
真空度
当工质是处于负压工作状态时，工质的真实压力p低于环境压力pb，
其测量得到的相对压力称为真空度 p v 。
第1章 基本概念
1.2 热力系统的状态和状态参数
1.2.5 基本状态参数
例1-2某刚性容器被分隔为两部分，在容器壁上分别装有三个压力表，表B的 读数为80kPa，表C的读数为100kPa，试问压力表A的读数是多少？ 设当地大气压为770mmHg。 已知： pgB 80kPa, pgC 100kPa, pb 770mmHg。 求 ： pgA ? 解 由图示依据真实压力、参考压力和 相对压力之间的关系,可写出如下3 个关系式,从中整理出所求量。
物质 （水蒸气）
热力系统
物质 (凝结水）
蒸汽放热给冷却1.2 热力系统的分类
第1章 基本概念
1.1 热力系统 1.1.2 热力系统的分类
开口热力系（水泵示意图）
开口热力系统（水泵示意图）
锅炉给水 来自冷凝器的水
电动机
水 泵
水泵的简化热力学分析模型
水泵的简化热力学分析模型
边 界的特性 可以是真实的，也可以是假想的；可以是固定的,也可以是
运动的。
第1章 基本概念
1.1 热力系统
1.1.1 热力系统的定义
热力系统、界面、外界
热力系、界面、 外界例Ⅳ
界面
系
统
界面是真实的、固定不动的
第1章 基本概念
1.1 热力系统
工程热力学课件第1,2章
第一章 基本概念
Basic Concepts and Definition
1-1 热能和机械能相互转换过程
1-2 热力系统
1-3 工质的热力学状态及其基本状态参数 1-4 平衡状态 1-5 工质的状态变化过程
1-6 功和热量 1-7 热力循环
1
1-1 热能和机械能相互转换的过程
一、热能动力装置(Thermal power plant)
定义：从燃料燃烧中获得热能并利用热能得到动力 的整套设备。 燃气动力装置(combustion gas power plant) 内燃机(internal combustion gas engine) 燃气轮机装置(gas turbine power plant) 喷气发动机(jet power plant) …… 蒸气动力装置 (steam power plant)
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
热动力装置工作可以概括为：
工质从高温热源吸取热能，将其中一部分转化为机械能， 把另一部分热能传给低温热源。
分 类
2
热机工作过程示意图
过热蒸汽 发电机
高温热源 吸热Q1 作功W 热机 机械能 放热Q2 低温热源
3
锅 炉
汽轮机
循环水
乏汽
冷凝器
水泵 冷却水
为使热能源源不断地转化为机械能必须：
1. 凭借工质作为媒介物质；
2. 工质源源不断地从高温热源吸收热量；
3. 工质热力学状态发生循环往复的连续变化；
4. 向温度较低的热源排出一部分热量。
Basic Concepts and Definition
1-1 热能和机械能相互转换过程
1-2 热力系统
1-3 工质的热力学状态及其基本状态参数 1-4 平衡状态 1-5 工质的状态变化过程
1-6 功和热量 1-7 热力循环
1
1-1 热能和机械能相互转换的过程
一、热能动力装置(Thermal power plant)
定义：从燃料燃烧中获得热能并利用热能得到动力 的整套设备。 燃气动力装置(combustion gas power plant) 内燃机(internal combustion gas engine) 燃气轮机装置(gas turbine power plant) 喷气发动机(jet power plant) …… 蒸气动力装置 (steam power plant)
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
热动力装置工作可以概括为：
工质从高温热源吸取热能，将其中一部分转化为机械能， 把另一部分热能传给低温热源。
分 类
2
热机工作过程示意图
过热蒸汽 发电机
高温热源 吸热Q1 作功W 热机 机械能 放热Q2 低温热源
3
锅 炉
汽轮机
循环水
乏汽
冷凝器
水泵 冷却水
为使热能源源不断地转化为机械能必须：
1. 凭借工质作为媒介物质；
2. 工质源源不断地从高温热源吸收热量；
3. 工质热力学状态发生循环往复的连续变化；
4. 向温度较低的热源排出一部分热量。
热力学电子教案第1章 基本概念.ppt
三、平衡状态与稳定状态区别
平衡状态 宏观性质不随时间变化没有外界作用 — 宏观静态。
稳定状态 宏观性质不随时间变化定有外界作用 — 宏观动态。
平衡必定是稳定的，稳定未必平衡。
21
1-3 平 衡 状 态
四、平衡状态与均匀状态区别
平衡状态强调宏观性质的时间特性－各时刻一样 均匀状态强调宏观性质的空间特性－各空间一样
状态方程也可以写为隐函数的形式：
F（p,v,T）= 0
二、状态参数坐标图
（1-17）
任意两个相互独立的状态参数所构成的平面坐标系中 的任意一点就代表热力系的某一平衡（均匀）状态。 热力系的不平衡（不均匀）状态，是无法这样表示。
常用坐标图有p - v 图、T - s图、H - s图、Log - H图 25
2、功和热量都是过程量，它们数值的大小与所经历的 具体过程路线有关。
六、状态量与过程量的区别和联系
区别： 状态量 T、 P、 V、 U、 H、 S — 储 存 量
过程量 Q、W
— 交换量
联系：过程量的传递必然引起状态量的变化，
状态量的变化必然引起过程量的传递。
31
例如孤立系内部进行的过程
8
1- 2 状态和状态参数
9
gz
1- 2 状态和状态参数
4）压力的测量 压力计、真空表、U形管压力计、斜管式 微压计
用U形管压力计，其换算关系如下：
Pg （Pv） =
（1-6）
5）压力单位及换算
国际单位制（SI）：Pa(帕) 1Pa = 1N/m2
工 程 常 用：MPa（兆帕） 1MPa = 106Pa
5
1- 2 状态和状态参数
一、状态、状态参数
平衡状态 宏观性质不随时间变化没有外界作用 — 宏观静态。
稳定状态 宏观性质不随时间变化定有外界作用 — 宏观动态。
平衡必定是稳定的，稳定未必平衡。
21
1-3 平 衡 状 态
四、平衡状态与均匀状态区别
平衡状态强调宏观性质的时间特性－各时刻一样 均匀状态强调宏观性质的空间特性－各空间一样
状态方程也可以写为隐函数的形式：
F（p,v,T）= 0
二、状态参数坐标图
（1-17）
任意两个相互独立的状态参数所构成的平面坐标系中 的任意一点就代表热力系的某一平衡（均匀）状态。 热力系的不平衡（不均匀）状态，是无法这样表示。
常用坐标图有p - v 图、T - s图、H - s图、Log - H图 25
2、功和热量都是过程量，它们数值的大小与所经历的 具体过程路线有关。
六、状态量与过程量的区别和联系
区别： 状态量 T、 P、 V、 U、 H、 S — 储 存 量
过程量 Q、W
— 交换量
联系：过程量的传递必然引起状态量的变化，
状态量的变化必然引起过程量的传递。
31
例如孤立系内部进行的过程
8
1- 2 状态和状态参数
9
gz
1- 2 状态和状态参数
4）压力的测量 压力计、真空表、U形管压力计、斜管式 微压计
用U形管压力计，其换算关系如下：
Pg （Pv） =
（1-6）
5）压力单位及换算
国际单位制（SI）：Pa(帕) 1Pa = 1N/m2
工 程 常 用：MPa（兆帕） 1MPa = 106Pa
5
1- 2 状态和状态参数
一、状态、状态参数
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开口系 Open system Control volume 闭口系 Closed system Control mass 绝热系 Adiabatic system 孤立系 Isolated system
热力学第一章
§1-1 热力系统
1 开口系
1
m
2
1+2 闭口系
WQ
1+2+3 绝热闭口系 1+2+3+4 孤立系
热力学第一章
状态参数的微分特征
设 z =z (x , y)
dz是全微分
Total
dzxzy
z dxyx
dy
differentials
充要条件：
2z 2z xy yx
可判断是否 是状态参数
热力学第一章
强度参数与广延参数
Intensive properties Extensive properties
4
3
非孤立系＋相关外界
＝孤立系
热力学第一章
热力系统其它分类方式
其它分类方式
均匀系 物理化学性质
非均匀系
工质种类
单元系 多元系
相态
单相 多相热力学第一章
简单可压缩系统
Simple compressible system
最重要的系统
只交换热量和一种准静态的容积变化功
Moving Boundary Work 容积变化功 Compression Work
氟化锂晶体的实验发现负的开尔文温度
3) T=0 0.5mw 2=0 分子一切运动停止，
零点能
热力学第一章
温度的热力学定义
热力学第零定律（R.W. Fowler in 1931） 如果两个系统分别与第三个系统处于
强度参数：与物质的量无关的参数
如压力 p、温度T
广延参数：与物质的量有关的参数可加性
如 质量m、容积 V、内能 U、焓 H、熵S
比参数： v V
m
比容
uU
h H
m
m
比内能 比焓
s S m
比熵
单位：/kg /kmol 具有强度参数的性质 热力学第一章
强度参数与广延参数
速度 （强）
Velocity
高度 （强）
第一章
基本概念
Basic Concepts
热力学第一章
1
§ 1-1 热力系、状态和状态参数
Thermodynamic system 1、热力系与工质
热力系统(热力系、系统)：人为地
system
研究对象
A quantity of matter or a region in space chosen for study
压力 p、温度 T、比容 v （容易测量）
1、压力 p ( pressure )
物理中压强，单位: Pa (Pascal), N/m2
常用单位Units：
1 kPa = 103 Pa
1bar = 105 Pa
1 MPa = 106 Pa
1 atm = 760 mmHg = 1.013105 Pa
1 mmHg = 133.3 Pa
Height
温度 （强）
Temperature
应力 （强） Stress
动能 （广） Kinetic Energy
位能 （广） Potential Energy 内能 （广） Internal Energy
摩尔数 （广） Mol
热力学第一章
§1-3 基本状态参数
Basic state properties
热力学第一章
Other Pressure Measurement Devices
工业或一般科研测量：压力传感器
Pressure transducers Piezoelectric effect
高精度测量：活塞压力计
piston manometer 热力学第一章
§1-3 基本状态参数
Basic state propertiork
热力学第一章
§1-2 状态和状态参数
State and state properties
状态：某一瞬间热力系所呈现的宏观状况
状态参数：描述热力系状态的物理量
状态参数的特征：
1、状态确定，则状态参数也确定，反之亦然 2、状态参数的积分特征：状态参数的变化量
与路径无关，只与初终态有关 3、状态参数的微分特征：全微分
热力学第一章
§1-1 热力系统
2、系统、外界与边界 外界：系统以外的所有物质 surroundings 边界(界面)：系统与外界的分界面 boundary
系统与外界的作用都通过边界
热力学第一章
热力系统选取的人为性
过热器
锅 炉
汽轮机
发电机 凝 汽 器
只交换功 既交换功 也交换热
只交换热
给水泵
热力学第一章
压力 p、温度 T、比容 v （容易测量）
2、温度 T ( Temperature )
热力学第一章
温度T 的一般定义
传统：冷热程度的度量。感觉，导热，热容量 微观：衡量分子平均动能的量度
T 0.5 m w 2
1) 同T , 0.5mw 2 不同，如碳固体和碳蒸气 2) 0.5mw 2总0, T 0, 1951年核磁共振法对
1 at = 1 kgf/cm2 = 9.80665104 Pa 热力学第一章
压力p测量
绝对压力与环境压力的相对值 ——相对压力
注意：只有绝对压力 p 才是状态参数
U-tube manometer
示意图
热B力学o第u一章rdon Tube
绝对压力与相对压力
absolute pressure relative pressure
注意：
环境压力一般为 barometer h
大气压，但不一定。
见例题1－1
热力学第一章
大气压力Atmospheric pressure
大气压随时间、地点变化
物理大气压 1atm = 760mmHg
当h变化不大，ρ常数 1mmHg = ρgh = 133.322Pa
当h变化大，ρ ρ(h)
p(h)gdh
边界特性
固定、活动 真实、虚构 fixed 、 movable real 、 imaginary
热力学第一章
热力系统分类
以系统与外界关系划分：
有
是否传质
开口系
是否传热
非绝热系
是否传功
非绝功系
是否传热、功、质 非孤立系 热力学第一章
无 闭口系 绝热系 绝功系 孤立系
Types of System
当p> pb
Ga表ge压p力respsuere
p pe pb
当p< pb
Va真cu空um度pprevssure p pb pv
pe
p
pv
pb p
热力学第一章
环境压力与大气压力
环境压力Environmental pressure
指压力表所处环境
大气压力 Atmospheric pressure
barometric
热力学第一章
§1-1 热力系统
1 开口系
1
m
2
1+2 闭口系
WQ
1+2+3 绝热闭口系 1+2+3+4 孤立系
热力学第一章
状态参数的微分特征
设 z =z (x , y)
dz是全微分
Total
dzxzy
z dxyx
dy
differentials
充要条件：
2z 2z xy yx
可判断是否 是状态参数
热力学第一章
强度参数与广延参数
Intensive properties Extensive properties
4
3
非孤立系＋相关外界
＝孤立系
热力学第一章
热力系统其它分类方式
其它分类方式
均匀系 物理化学性质
非均匀系
工质种类
单元系 多元系
相态
单相 多相热力学第一章
简单可压缩系统
Simple compressible system
最重要的系统
只交换热量和一种准静态的容积变化功
Moving Boundary Work 容积变化功 Compression Work
氟化锂晶体的实验发现负的开尔文温度
3) T=0 0.5mw 2=0 分子一切运动停止，
零点能
热力学第一章
温度的热力学定义
热力学第零定律（R.W. Fowler in 1931） 如果两个系统分别与第三个系统处于
强度参数：与物质的量无关的参数
如压力 p、温度T
广延参数：与物质的量有关的参数可加性
如 质量m、容积 V、内能 U、焓 H、熵S
比参数： v V
m
比容
uU
h H
m
m
比内能 比焓
s S m
比熵
单位：/kg /kmol 具有强度参数的性质 热力学第一章
强度参数与广延参数
速度 （强）
Velocity
高度 （强）
第一章
基本概念
Basic Concepts
热力学第一章
1
§ 1-1 热力系、状态和状态参数
Thermodynamic system 1、热力系与工质
热力系统(热力系、系统)：人为地
system
研究对象
A quantity of matter or a region in space chosen for study
压力 p、温度 T、比容 v （容易测量）
1、压力 p ( pressure )
物理中压强，单位: Pa (Pascal), N/m2
常用单位Units：
1 kPa = 103 Pa
1bar = 105 Pa
1 MPa = 106 Pa
1 atm = 760 mmHg = 1.013105 Pa
1 mmHg = 133.3 Pa
Height
温度 （强）
Temperature
应力 （强） Stress
动能 （广） Kinetic Energy
位能 （广） Potential Energy 内能 （广） Internal Energy
摩尔数 （广） Mol
热力学第一章
§1-3 基本状态参数
Basic state properties
热力学第一章
Other Pressure Measurement Devices
工业或一般科研测量：压力传感器
Pressure transducers Piezoelectric effect
高精度测量：活塞压力计
piston manometer 热力学第一章
§1-3 基本状态参数
Basic state propertiork
热力学第一章
§1-2 状态和状态参数
State and state properties
状态：某一瞬间热力系所呈现的宏观状况
状态参数：描述热力系状态的物理量
状态参数的特征：
1、状态确定，则状态参数也确定，反之亦然 2、状态参数的积分特征：状态参数的变化量
与路径无关，只与初终态有关 3、状态参数的微分特征：全微分
热力学第一章
§1-1 热力系统
2、系统、外界与边界 外界：系统以外的所有物质 surroundings 边界(界面)：系统与外界的分界面 boundary
系统与外界的作用都通过边界
热力学第一章
热力系统选取的人为性
过热器
锅 炉
汽轮机
发电机 凝 汽 器
只交换功 既交换功 也交换热
只交换热
给水泵
热力学第一章
压力 p、温度 T、比容 v （容易测量）
2、温度 T ( Temperature )
热力学第一章
温度T 的一般定义
传统：冷热程度的度量。感觉，导热，热容量 微观：衡量分子平均动能的量度
T 0.5 m w 2
1) 同T , 0.5mw 2 不同，如碳固体和碳蒸气 2) 0.5mw 2总0, T 0, 1951年核磁共振法对
1 at = 1 kgf/cm2 = 9.80665104 Pa 热力学第一章
压力p测量
绝对压力与环境压力的相对值 ——相对压力
注意：只有绝对压力 p 才是状态参数
U-tube manometer
示意图
热B力学o第u一章rdon Tube
绝对压力与相对压力
absolute pressure relative pressure
注意：
环境压力一般为 barometer h
大气压，但不一定。
见例题1－1
热力学第一章
大气压力Atmospheric pressure
大气压随时间、地点变化
物理大气压 1atm = 760mmHg
当h变化不大，ρ常数 1mmHg = ρgh = 133.322Pa
当h变化大，ρ ρ(h)
p(h)gdh
边界特性
固定、活动 真实、虚构 fixed 、 movable real 、 imaginary
热力学第一章
热力系统分类
以系统与外界关系划分：
有
是否传质
开口系
是否传热
非绝热系
是否传功
非绝功系
是否传热、功、质 非孤立系 热力学第一章
无 闭口系 绝热系 绝功系 孤立系
Types of System
当p> pb
Ga表ge压p力respsuere
p pe pb
当p< pb
Va真cu空um度pprevssure p pb pv
pe
p
pv
pb p
热力学第一章
环境压力与大气压力
环境压力Environmental pressure
指压力表所处环境
大气压力 Atmospheric pressure
barometric