可逆过程与准静态过程的关系
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
绝热系— 与外界无热量交换; 孤立系— 与外界无任何形式的质能交换。
（4）简单可压缩系 —由可压缩物质组成，无化学反应、与外界有交 换容积变化功的有限物质系统。
注意：1）闭口系与系统内质量不变的区别； 2）开口系与绝热系的关系； 3）孤立系与绝热系的关系。
12/48
4. 热力系示例
（1） 刚性绝热气缸-活塞系统，B侧设有电热丝 红线内 ——闭口绝热系 黄线内包含电热丝 ——闭口非绝热系 兰线内 ——孤立系
v6
T2
v3
维里型方程
z
pv RgT
1
B v
C v2
D v3
按组元数 单元系 多元系
按相数 单相系 复相系
注意：1）不计恒外力场影响； 2）复相系未必不均匀—湿蒸汽； 单元系未必均匀—气液平衡分离状态。
10/48
（2）按系统与外界质量交换 闭口系（控制质量CM）
—没有质量越过边界 开口系 （控制体积CV）
—通过边界与外界有质量交换
11/48
（3）按能量交换
讨论： 1）系统平衡与均匀
2）平衡与稳定
— 平衡可不均匀
— 稳定未必平衡 24/48
2. 状态公理
n f 1
n—系统独立的状态参数数； f—系统与外界交换功形式数。 简单可压缩系与外界仅有容积变化功一种形式
n 11 2
25/48
3. 纯物质的状态方程
状态方程 f p,v,T 0
3. 系统状态相同的充分必要条件
系统两个状态相同的充要条件： 所有状态参数一一对应相等
简单可压缩系两状态相同的充要条件： 两个独立的状态参数对应相等
17/48
4. 温度和温标
温度的定义： 测温的基础 —热力学零定律
热力学温标和国际摄氏温标
t T 273.15
C
K
18/48
附： 华氏温标和朗肯温标 {T} °R={t} ℉ +459.67
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 低温热源—冷源
• 恒温热源 变温热源
4/48
1-2 热力系统（热力系、系统、体系） 外界和边界
1. 定义
• 系统： 人为分割出来，作为热力学 研究对象的有限物质系统。
• 外界：
与体系发生质、能交换的物系。 • 边界：
系统与外界的分界面（线）。
范德瓦尔方程
p
RgT vb
a v2
（a,b为物性常数）
R-K方程
p RgT a v b T 0.5v(v b)
（a,b为物性常数）
27/48
BWR方程
p
RgT v
B0
RgT
A0
C0 T2
1 v2
bRgT a
1 v3
a c 1 / v2 1 e /v2
1MPa 1106 Pa
1bar 1105 Pa
1kPa 1103 Pa
1atm 101325Pa 760mmHg
1mmHg 133.32Pa
1mmH2O 9.80665Pa
1 at （工程大气压） = 0.981105 Pa
例A4001441 例A4002771
（1）理想气体状态方程
pv RgT
pV mRgT
pV nRT
p Pa N/m2 v m3/kg T K
Rg —气体常数 R—通用气体常数
J/(kg K)
R 8.3145J/(mol K)
摩尔质量 R MRg
26/48
（2）实际气体的状态方程
状态参数，如p,V ,T ,U , H , S
（2）状态的单值函数 物理上—与过程无关； 数学上—其微分是全微分。
dx 0
dx dx
1b2
1a2
（3）状态参数分类
广延量
强度量
又：广延量的比性质具有强度量特性，如比体积
V v
m
工程热力学约定用小写字母表示单位质量参数。
16/48
气体动力装置
分 类
内燃机 燃气轮机装置 喷气发动机
蒸气动力装置
共同本质：由媒介物通过吸热—膨胀作功—排热
2. 工质
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 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
物质三态中 气态最适宜。
3/48
3. 热源
13/48
（2）刚性绝热喷管
取红线为系统— 闭口系 取喷管为系统— 开口系绝热系
14/48
1-3 工质的热力学状态和基本 状态参数
1. 热力学状态和状态参数
热力学状态 —系统宏观物理状况的综合
状态参数 —描述物系所处状态的宏观物理量
2. 状态参数的特性和分类
（1）状态参数是宏观量，是大量粒子的统计 平均效 应，只有平衡态才有状参，系统有多个
2. 系统及边界示例
• 汽车发动机
6/48
• 汽缸-活塞装置（闭口系例） 7/48
• 移动和虚构边界 8/48
注意：
1）系统与外界的人为性 2）外界与环境介质 3）边界可以是：
a）刚性的或可变形的或有弹性的 b）固定的或可移动的 c）实际的或虚拟的
9/48
3. 热力系分类
（1） 按组元Hale Waihona Puke Baidu相
21/48
6. 比体积和密度
比体积
密度
v V 单位质量工质的体积 m3/kg
m
m
V
单位体积工质的质量
kg/m3
两者关系:
v
1
22/48
1-4 平衡状态
1. 平衡状态
定义：无外界影响系统保持状态参数不随时间而改变 的状态
•热平衡： 在无外界作用的条件下，系统内部、系统与外
界 处处温度相等。 •力平衡： 在无外界作用的条件下，系统内部、系统与外 界处处压力相等。 •热力平衡的充要条件 —系统同时达到热平衡和力平衡。
目录 CONTENTS
1-1 热能和机械能相互转换过程 1-2 热力系统外界和边界 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 热能和机械能相互转换过程
1. 热能动力装置
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。
华氏温标和摄氏温标
{t} ℃=5/9[{t} ℉-32] {t} ℉ =9/5{t} ℃ +32
19/48
5. 压力
绝对压力p 表压力pe（pg） 真空度pv
当地大气压pb
p pb pe p pb pv
( p pb ) ( p pb )
20/48
常用压力单位：
1Pa
1
N m2
（4）简单可压缩系 —由可压缩物质组成，无化学反应、与外界有交 换容积变化功的有限物质系统。
注意：1）闭口系与系统内质量不变的区别； 2）开口系与绝热系的关系； 3）孤立系与绝热系的关系。
12/48
4. 热力系示例
（1） 刚性绝热气缸-活塞系统，B侧设有电热丝 红线内 ——闭口绝热系 黄线内包含电热丝 ——闭口非绝热系 兰线内 ——孤立系
v6
T2
v3
维里型方程
z
pv RgT
1
B v
C v2
D v3
按组元数 单元系 多元系
按相数 单相系 复相系
注意：1）不计恒外力场影响； 2）复相系未必不均匀—湿蒸汽； 单元系未必均匀—气液平衡分离状态。
10/48
（2）按系统与外界质量交换 闭口系（控制质量CM）
—没有质量越过边界 开口系 （控制体积CV）
—通过边界与外界有质量交换
11/48
（3）按能量交换
讨论： 1）系统平衡与均匀
2）平衡与稳定
— 平衡可不均匀
— 稳定未必平衡 24/48
2. 状态公理
n f 1
n—系统独立的状态参数数； f—系统与外界交换功形式数。 简单可压缩系与外界仅有容积变化功一种形式
n 11 2
25/48
3. 纯物质的状态方程
状态方程 f p,v,T 0
3. 系统状态相同的充分必要条件
系统两个状态相同的充要条件： 所有状态参数一一对应相等
简单可压缩系两状态相同的充要条件： 两个独立的状态参数对应相等
17/48
4. 温度和温标
温度的定义： 测温的基础 —热力学零定律
热力学温标和国际摄氏温标
t T 273.15
C
K
18/48
附： 华氏温标和朗肯温标 {T} °R={t} ℉ +459.67
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 低温热源—冷源
• 恒温热源 变温热源
4/48
1-2 热力系统（热力系、系统、体系） 外界和边界
1. 定义
• 系统： 人为分割出来，作为热力学 研究对象的有限物质系统。
• 外界：
与体系发生质、能交换的物系。 • 边界：
系统与外界的分界面（线）。
范德瓦尔方程
p
RgT vb
a v2
（a,b为物性常数）
R-K方程
p RgT a v b T 0.5v(v b)
（a,b为物性常数）
27/48
BWR方程
p
RgT v
B0
RgT
A0
C0 T2
1 v2
bRgT a
1 v3
a c 1 / v2 1 e /v2
1MPa 1106 Pa
1bar 1105 Pa
1kPa 1103 Pa
1atm 101325Pa 760mmHg
1mmHg 133.32Pa
1mmH2O 9.80665Pa
1 at （工程大气压） = 0.981105 Pa
例A4001441 例A4002771
（1）理想气体状态方程
pv RgT
pV mRgT
pV nRT
p Pa N/m2 v m3/kg T K
Rg —气体常数 R—通用气体常数
J/(kg K)
R 8.3145J/(mol K)
摩尔质量 R MRg
26/48
（2）实际气体的状态方程
状态参数，如p,V ,T ,U , H , S
（2）状态的单值函数 物理上—与过程无关； 数学上—其微分是全微分。
dx 0
dx dx
1b2
1a2
（3）状态参数分类
广延量
强度量
又：广延量的比性质具有强度量特性，如比体积
V v
m
工程热力学约定用小写字母表示单位质量参数。
16/48
气体动力装置
分 类
内燃机 燃气轮机装置 喷气发动机
蒸气动力装置
共同本质：由媒介物通过吸热—膨胀作功—排热
2. 工质
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 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
物质三态中 气态最适宜。
3/48
3. 热源
13/48
（2）刚性绝热喷管
取红线为系统— 闭口系 取喷管为系统— 开口系绝热系
14/48
1-3 工质的热力学状态和基本 状态参数
1. 热力学状态和状态参数
热力学状态 —系统宏观物理状况的综合
状态参数 —描述物系所处状态的宏观物理量
2. 状态参数的特性和分类
（1）状态参数是宏观量，是大量粒子的统计 平均效 应，只有平衡态才有状参，系统有多个
2. 系统及边界示例
• 汽车发动机
6/48
• 汽缸-活塞装置（闭口系例） 7/48
• 移动和虚构边界 8/48
注意：
1）系统与外界的人为性 2）外界与环境介质 3）边界可以是：
a）刚性的或可变形的或有弹性的 b）固定的或可移动的 c）实际的或虚拟的
9/48
3. 热力系分类
（1） 按组元Hale Waihona Puke Baidu相
21/48
6. 比体积和密度
比体积
密度
v V 单位质量工质的体积 m3/kg
m
m
V
单位体积工质的质量
kg/m3
两者关系:
v
1
22/48
1-4 平衡状态
1. 平衡状态
定义：无外界影响系统保持状态参数不随时间而改变 的状态
•热平衡： 在无外界作用的条件下，系统内部、系统与外
界 处处温度相等。 •力平衡： 在无外界作用的条件下，系统内部、系统与外 界处处压力相等。 •热力平衡的充要条件 —系统同时达到热平衡和力平衡。
目录 CONTENTS
1-1 热能和机械能相互转换过程 1-2 热力系统外界和边界 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 热能和机械能相互转换过程
1. 热能动力装置
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。
华氏温标和摄氏温标
{t} ℃=5/9[{t} ℉-32] {t} ℉ =9/5{t} ℃ +32
19/48
5. 压力
绝对压力p 表压力pe（pg） 真空度pv
当地大气压pb
p pb pe p pb pv
( p pb ) ( p pb )
20/48
常用压力单位：
1Pa
1
N m2