第一章—基本概念
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T 0.5 mc2 T=0 0.5 mc2=0 分子一切运动停止，零动能。
● 热力学第零定律
◆ 热平衡：不同物体的冷热程度相同，则它们处于热平衡。 ◆ 热力学第零定律（热力学中的一个基本实验结果）：
若两个热力系分别与第三个热力系处于热平衡，那么这 两个热力系也处于热平衡。
温度测量的理论基础 B 相当于温度计
● 热力系统的分类
◆ 系统内物质组成的特征
★ 单组分系统：工质只由单一组分的物质 组成
★ 多组分系统：工质由多种不同组分的 物质组成
● 热力系统的分类
◆ 系统内工质的相态
★ 均匀系统； ★ 单相系统； 源自文库 多相系统。
均匀系统一定是单相系统。
1.2 热力状态
1.2.1 状态及状态参数
● 定义 ◆ 某一瞬间热力系统所呈现的宏观状况称为系统 的状态。 ◆ 描述系统所处状态的宏观物理量称为状态参数。
压力的表示方法
◆ 绝对压力（p）、表压力（pg）、 真空度（pv）
◆ 绝对压力p、表压力pg、真空度pv、 大气压力pb的关系 pg =p- pb pv= pb-p
只有绝对压力p才是系统的状态参数。
pg =p- pb pv= pb-p
不同压力的关系图
例1：已知甲醇合成塔上压力表的读数为 150kgf/cm2，这时车间内气压计上的 读数为780mmHg。试求合成塔内绝 对压力等于多少kPa？
状态参数的分类
★ 基本状态参数：可以直接测量的状态参数。 如压力p、温度T、比体积v。
★ 导出状态参数：由基本状态参数间接求得的 参数。 如内能U、焓H、熵S等。
1. 压力
● 压力的定义
◆ 沿垂直方向作用在单位面积上的力称为压 力（即物理中压强）。
◆ 对于容器内的气态工质来说，压力是大量 气
体分子作不规则运动时对器壁单位面积撞 击
★温度是确定一个系统是否与其它系统处于热平 衡的物理量。
★热力学第零定律给出了比较温度的方法。
● 温标
为了进行温度测量，需要有温度的数值表示 法，即建立温度的标尺，这个标尺就称为温标。
◆ 摄氏温标 t （单位℃） ◆ 华氏温标 t （单位℉） ◆ 热力学温标 T （单位 K） ◆ 朗肯温标 T （单位°R ）
m V
1 v
kg/m3
● 反应了工质聚集的疏密程度
1.2 热力状态
1.2.2 状态参数的特性
1.数学特性
●状态参数是状态的单值函数。 状态确定，则状态参数也随之确定；反之亦然。
●状态参数的积分特性：状态参数的变化量 与路径无关，只与初终态有关。
●状态参数的微分特性：全微分
状态参数的微分特性
设 z =z (x , y) ， dz是全微分
● 为什么叫做热力学第零定律
热力学第零定律 热力学第一定律 热力学第二定律 热力学第三定律
1931年
T
18401850年 E
18541855年 S
1906年
S基准
● 温度的热力学定义
★由热力学第零定律可以推断：处于同一热平衡 状态的各个热力系，必定有某一宏观特征彼此 相同，用于描述此宏观特征的物理量——温度。
● 常用温标之间的关系
绝对K
373.15
273.16 273.15
摄氏℃ 华氏℉ 朗肯 ºR
100 水沸点
212
671.67
37.8 发烧
100
0.01 水三相点
0 冰熔点
32
-17.8 盐水熔点 0
559.67 491.67 459.67
0
-273.15
-459.67
0
● 温标之间的换算关系：
★ 闭口系统（闭系、封闭系统、控制质量系统）； ★ 开口系统（开系、敞开系统、控制体积系统）。
开系和闭系在一定条件下可互相转化，主要 取决于分析问题的需要和方便。
开系与闭系的转化
● 热力系统的分类
◆ 与外界是否有能量交换 ★ 简单热力系统； ★ 绝热系统； ★ 孤立系统。
孤立系统一定是闭口系统，也一定是绝热系统。
例2：在通风机吸气管上用U型管压力计测出的压 力为300mmH2O，这时气压计上的读数750mmHg。 试：（1）求吸气管内气体的绝对压力等于多少
kPa？ （2）若吸气管内的气体压力不变，而大气
压下降至735mmHg，这时U型管压力计 的读数等于多少？
例3：某容器被一刚性壁分成两部分，在容器的不同部位安装 有压力计，如图所示。压力表A、C位于大气环境中，B位 于室Ⅱ中。设大气压力为97kPa：
1 基本概念
1.1 热力系统
1.热力系统（热力系、系统、体系）的定义： 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。
2.系统、外界与边界 外界：系统以外的所有物质。 边界（界面、控制面）：系统与外界的分界面。
系统与外界通过边界交换能量和质量。
热力系统举例
● 热力系统的分类
◆ 与外界是否有物质交换
（1）若压力表B、表C的读数分别为75kPa、0.11MPa，试确 定压力表A上的读数及容器两部分内气体的绝对压力；
（2）若表C为真空计，读数为24kPa，压力表B的读数为 36kPa，试问表A是什么表？读数是多少？
2. 温度
◆ 传统：温度是物体冷热程度的标志。 ◆ 微观：温度是衡量分子平均动能的量度。
T (K) t(℃) 273.15
T (R) t(F) 459.67
t(F) 1.8t(℃) 32
T (R) 1.8T (K)
T (K) t(℃) T (R) 1.8t(℃)
T (R) t(F)
3.比体积（比容）
● 比容：单位质量物质所占的容积
v V m
m3/kg
● 密度：单位容积所含的物质质量
摄氏温标和热力学温标
摄氏温标规定，标准大气压下纯水的冰点温 度为0℃，沸点温度为100℃，两定点之间的温度， 按温度与测量物质的某种物理量（如液柱体积、 金属电阻等）的线性关系确定。
热力学温标是与测温物质无关的温标，它选 取水的三相点的温度为273.16K，定义1K的温度 间隔等于水的三相点热力学温度的1/273.16。
作用力的宏观统计结果。
压力的单位
压力的单位是N/m2 ，符号是帕（Pa） 常用压力单位的换算见附表1（222页） 1 atm = 760 mmHg =ρgh = 1.013105 Pa 1 at = 1 kgf/ cm2 = 9.8067 104 Pa 1 MPa ＝ 103kPa = 106Pa ＝ 10bar
● 热力学第零定律
◆ 热平衡：不同物体的冷热程度相同，则它们处于热平衡。 ◆ 热力学第零定律（热力学中的一个基本实验结果）：
若两个热力系分别与第三个热力系处于热平衡，那么这 两个热力系也处于热平衡。
温度测量的理论基础 B 相当于温度计
● 热力系统的分类
◆ 系统内物质组成的特征
★ 单组分系统：工质只由单一组分的物质 组成
★ 多组分系统：工质由多种不同组分的 物质组成
● 热力系统的分类
◆ 系统内工质的相态
★ 均匀系统； ★ 单相系统； 源自文库 多相系统。
均匀系统一定是单相系统。
1.2 热力状态
1.2.1 状态及状态参数
● 定义 ◆ 某一瞬间热力系统所呈现的宏观状况称为系统 的状态。 ◆ 描述系统所处状态的宏观物理量称为状态参数。
压力的表示方法
◆ 绝对压力（p）、表压力（pg）、 真空度（pv）
◆ 绝对压力p、表压力pg、真空度pv、 大气压力pb的关系 pg =p- pb pv= pb-p
只有绝对压力p才是系统的状态参数。
pg =p- pb pv= pb-p
不同压力的关系图
例1：已知甲醇合成塔上压力表的读数为 150kgf/cm2，这时车间内气压计上的 读数为780mmHg。试求合成塔内绝 对压力等于多少kPa？
状态参数的分类
★ 基本状态参数：可以直接测量的状态参数。 如压力p、温度T、比体积v。
★ 导出状态参数：由基本状态参数间接求得的 参数。 如内能U、焓H、熵S等。
1. 压力
● 压力的定义
◆ 沿垂直方向作用在单位面积上的力称为压 力（即物理中压强）。
◆ 对于容器内的气态工质来说，压力是大量 气
体分子作不规则运动时对器壁单位面积撞 击
★温度是确定一个系统是否与其它系统处于热平 衡的物理量。
★热力学第零定律给出了比较温度的方法。
● 温标
为了进行温度测量，需要有温度的数值表示 法，即建立温度的标尺，这个标尺就称为温标。
◆ 摄氏温标 t （单位℃） ◆ 华氏温标 t （单位℉） ◆ 热力学温标 T （单位 K） ◆ 朗肯温标 T （单位°R ）
m V
1 v
kg/m3
● 反应了工质聚集的疏密程度
1.2 热力状态
1.2.2 状态参数的特性
1.数学特性
●状态参数是状态的单值函数。 状态确定，则状态参数也随之确定；反之亦然。
●状态参数的积分特性：状态参数的变化量 与路径无关，只与初终态有关。
●状态参数的微分特性：全微分
状态参数的微分特性
设 z =z (x , y) ， dz是全微分
● 为什么叫做热力学第零定律
热力学第零定律 热力学第一定律 热力学第二定律 热力学第三定律
1931年
T
18401850年 E
18541855年 S
1906年
S基准
● 温度的热力学定义
★由热力学第零定律可以推断：处于同一热平衡 状态的各个热力系，必定有某一宏观特征彼此 相同，用于描述此宏观特征的物理量——温度。
● 常用温标之间的关系
绝对K
373.15
273.16 273.15
摄氏℃ 华氏℉ 朗肯 ºR
100 水沸点
212
671.67
37.8 发烧
100
0.01 水三相点
0 冰熔点
32
-17.8 盐水熔点 0
559.67 491.67 459.67
0
-273.15
-459.67
0
● 温标之间的换算关系：
★ 闭口系统（闭系、封闭系统、控制质量系统）； ★ 开口系统（开系、敞开系统、控制体积系统）。
开系和闭系在一定条件下可互相转化，主要 取决于分析问题的需要和方便。
开系与闭系的转化
● 热力系统的分类
◆ 与外界是否有能量交换 ★ 简单热力系统； ★ 绝热系统； ★ 孤立系统。
孤立系统一定是闭口系统，也一定是绝热系统。
例2：在通风机吸气管上用U型管压力计测出的压 力为300mmH2O，这时气压计上的读数750mmHg。 试：（1）求吸气管内气体的绝对压力等于多少
kPa？ （2）若吸气管内的气体压力不变，而大气
压下降至735mmHg，这时U型管压力计 的读数等于多少？
例3：某容器被一刚性壁分成两部分，在容器的不同部位安装 有压力计，如图所示。压力表A、C位于大气环境中，B位 于室Ⅱ中。设大气压力为97kPa：
1 基本概念
1.1 热力系统
1.热力系统（热力系、系统、体系）的定义： 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。
2.系统、外界与边界 外界：系统以外的所有物质。 边界（界面、控制面）：系统与外界的分界面。
系统与外界通过边界交换能量和质量。
热力系统举例
● 热力系统的分类
◆ 与外界是否有物质交换
（1）若压力表B、表C的读数分别为75kPa、0.11MPa，试确 定压力表A上的读数及容器两部分内气体的绝对压力；
（2）若表C为真空计，读数为24kPa，压力表B的读数为 36kPa，试问表A是什么表？读数是多少？
2. 温度
◆ 传统：温度是物体冷热程度的标志。 ◆ 微观：温度是衡量分子平均动能的量度。
T (K) t(℃) 273.15
T (R) t(F) 459.67
t(F) 1.8t(℃) 32
T (R) 1.8T (K)
T (K) t(℃) T (R) 1.8t(℃)
T (R) t(F)
3.比体积（比容）
● 比容：单位质量物质所占的容积
v V m
m3/kg
● 密度：单位容积所含的物质质量
摄氏温标和热力学温标
摄氏温标规定，标准大气压下纯水的冰点温 度为0℃，沸点温度为100℃，两定点之间的温度， 按温度与测量物质的某种物理量（如液柱体积、 金属电阻等）的线性关系确定。
热力学温标是与测温物质无关的温标，它选 取水的三相点的温度为273.16K，定义1K的温度 间隔等于水的三相点热力学温度的1/273.16。
作用力的宏观统计结果。
压力的单位
压力的单位是N/m2 ，符号是帕（Pa） 常用压力单位的换算见附表1（222页） 1 atm = 760 mmHg =ρgh = 1.013105 Pa 1 at = 1 kgf/ cm2 = 9.8067 104 Pa 1 MPa ＝ 103kPa = 106Pa ＝ 10bar