工程热力学与传热学基础知识共37页文档
工程热力学与传热学 第二章 稳态热传导 基本概念
t—温度(0C)；
x , y , z—直角坐标
由傅里叶定律可知，求解导热问题的关键是获 得温度场。导热微分方程式即物体导热应遵循的一 般规律，结合具体导热问题的定解条件，就可获得 所需的物体温度场。
具体推导: 傅里叶定律
能量守衡定律
导热微分方程式
假定导热物体是各向同性的，物性参数为常数。 我们从导热物体中取出一个任意的微元平行六面 体来推导导热微分方程，如下图所示。
2. 说明： 导热系数表明了物质导热能力的程度。 它是物性参数 物质的种类 热力状态（温度、压力等）。
在温度t=200C时：
纯铜λ=399 w/m0C；水λ=0.599 w/m0C；干空气0C λ（固体）大--------→（液体）---------→（气体）小
隔热材料（或保温材料）----石棉、硅藻土、矿渣棉等，它 们的导热系数通常:λ < 0.2 w/m0C。
c t ( x 2t2 y 2t2 z 2t2)q'
这是笛卡儿坐标系中三维非稳态导热微分方程的一般形式。
导热微分方程式——温度随时间和空间变化的一般关系。 它对导热问题具有普遍适用的意义。
Cp t ( x2t2 y2t2 z2t2)qv
最为简单的是一维温度场的稳定导热微分方程为：
稳态温度场：物体各点的温度不随时间变动； 非稳态（瞬态）温度场：物体的温度分布随时间改变。
2. 等温面(Isothermal surface)（线）：同一时刻物体中温度 相同的点连成的面（或线）。 特点：（1）同一时刻，不同等温线（或面）不可能相交； （2）传热仅发生在不同的等温线（或面）间； （3）由等温线（或面）的疏密可直观反映出不同区域 热流密度的相对大小。
在半径r处取一厚度为dr长度为l米的薄圆筒壁。则
工程热力学与传热学湿空气
水蒸气的扩散
水蒸气在湿空气中的扩散系数较小， 扩散速度较慢，但水蒸气分子间的相 互作用较强。
湿空气的化学反应传质
化学反应传质
01
当湿空气中的物质与其他物质发生化学反应时，物质会发生转
移和变化。
化学反应速率
02
化学反应速率取决于反应物质的浓度、温度和催化剂等因素。
化学反应传质的控制因素
03
化学反应传质通常受到反应动力学和传递过程的控制，需要综
04
湿空气的传热过程
传热的基本概念
热传导
通过物体内部微观粒子的相互作用，将热量从高温区 域传递到低温区域的过程。
对流传热
由于流体运动产生的热量传递现象，包括自然对流和 强制对流。
辐射传热
通过电磁波传递能量的过程，不受物体间相对位置的 影响。
湿空气的传导传热
湿空气的导热系数
湿空气的导热系数随温度 和湿度的变化而变化，是 影响湿空气传导传热的重
目的
热力学的目的是为了揭示热现象的本 质和规律，为能源利用、工程设计和 环境保护等领域提供理论基础和应用 指导。
热力学第一定律
定义
热力学第一定律即能量守恒定律，它 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。
应用
在工程领域中，热力学第一定律用于 分析能量转换和传递过程，如燃烧、 热传导、对流和辐射等，以及评估设 备的效率。
合考虑化学反应和物质传递两个方面的因素。
06
湿空气在工程中的应用
空调系统中的湿空气处理
湿空气调节
在空调系统中，湿空气的处理是至关重要的，需要控制湿度以提 供舒适的室内环境。
除湿和加湿
空调系统中的湿空气处理还包括除湿和加湿，以适应不同的湿度 需求。
工程热力学和传热学和流体力学初级
13
2.状态参数分类
强度量 尺度量
压力、温度 比容、热力学能（内能）、焓、熵
基本参数 导出参数
压力、温度、比容 热力学能（内能） 、焓、熵
（√）状态参数的变化只与系统的初、终状态有关，而与变 化途径无关。 （×）功也是状态参数，其变化只与系统的初、终状态有关。 （×）热量是状态参数，其变化只与系统的初、终状态有关。
热量多于定容过程吸收热量。
34
第四节 混合气体
工程实际应用的气体通常是混合气体，如空气、 烟气等等。混合气体的性质取决于各组分气体的成 份及热力性质。
混合物的性质与各种混合物的性质以及各组元在整个 混合物中所占的份额有关。
35
一、混合气体分压力和道尔顿分压力定律
分压力是各组成气体在混合气体的温度下单独 占据混合气体的容积时所呈现的压力。
p1v1 p2v2
p1V1 p2V2
2.查理斯定律
对于一定量的理想气体，当比容（或容积）不变时，压
力与绝对温度成反比。
p1 p2 T1 T2
3.给•吕萨克定律
对于一定量的理想气体，当比容（或容积）不变时，压
力与绝对温度成反比。V1 V2 或 v1 v2
T1 T2 T1 T2
26
4.理想气体状态方程的另外一种表示
（√）一切热力系统连同 与之相互作用的外界可 以抽象为孤立系统。
9
第二节 工质及基本状态参数
一、工质(working substance; working medium)
1.定义：实现热能和机械能相互转化，或 传递热能的媒介物质
例如：
电站锅炉的水蒸气 燃烧形成的烟气 气缸中的燃气
工程热力学及传热学长沙理工大学
第一章1.名词解释：热力系统就是具体指定的热力学研究对象。
2.在所研究的时间内，系统与外界只有能量的交换而无物质的交换，这样的系统称之为(闭口系统)。
3.在所研究的时间内.系统与外界只有热量和机械能的交换而无物质的交换，这样的系统称之为(闭口系统)4.4.在所研究的时间内.系统与外界既有热量和机械能的交换且有物质的交换，这样的系统称之为(开口系统)5.5.在所研究的时间内，系统与外界既无热量和机械能的交換且无物质的交换.这样的系统称之为(孤立系统)。
6.6.在所研究的时间内.系统与外界无热量交换，但有其他形式能量交換，这样的系统称之为(绝热系统)。
7.7.热力学中把工质所处的某种宏观物理状况称之为工质的热力状态.简称为(状态)。
8.8.热力学中有(3)个基本状态参数。
9.9.对于准静态过程.要求过程进行时间远远(大于)系统恢复平衡时间。
10.10.对于准时态过程，要求过程进行速度远远(小于)系统恢复平衡状态的速度。
11.11.当系统由开始状态变化到终止状态，如其能从终止状态沿原路径返回到初始状态，且参与该变化过程的系统与外界均能完全返回到原来的状态.则称这样的过程为(可逆)过程。
12.12.判断一个过程是否为可逆过程.有两个显著的特点.其一要求在热传递过程中热源与工质之间无(温差)。
13.13.判断一个过程是否为可逆过程，有两个显著的特点.其二要求在机系统做机械运动过程中无(摩擦)与(扰动)。
14.14.热力学中.功的单位是(J)。
15.15.计算热力学功过程中.广义力为(压力);广义位移为(比容)。
16.16.热力学中.计算热量过程中.广义力是(温度);广义位移是(熵)。
第四章l.根据卡诺循环的热效率计算式，可知当高温热源与低温热源之间温度相等时，其热效率为(0)。
这表明卡诺循环与热力学第二定律的(开尔文)说法是一致的。
2.热力学第二定律可表述为：不可能从单一热源取热使之完全变为有用功而不产生其他影响。
工程热力学和传热学
原因:
石油
内燃机 燃料的燃烧 化学能 热能 热能 机械能 对外做功
燃烧 热量的传递（传热）
热能转化为机械能（机械设备的热分析）
工程热力学和传热学 的研究内容及其在科学技术和 工程中的应用
热电厂 (热能机械能)
汽车(热能机械能)
飞机 (热能机械能)
冰箱(机械能热能)
工程热力学和传热学在生产技术等众多领域中 的应用十分广泛：
热能动力装置
内燃动力装置
1.内燃动力装置
燃气进 口
排入大气
2.蒸汽动力装置
二、制冷装置中热量从低温处传递到高温处的过程
q1
3
2
冷凝器
膨
w
胀
压缩机
阀
4
q2
1
蒸发器
工程热力学的研究对象、内容和方法
研究对象：热能与机械能相互转换的规律和方法以及 提高转换效率的途径。
基本内容：1）基本概念和定律； 2）工质的性质和过程； 3）工程应用；
特别是在下列技术领域大量存在、
工程热力学和传热学问题
动力、化工、制冷、建筑、机械制造、新 能源、微电子、核能、航空航天、微机电 系统（MEMS）、新材料、军事科学与技 术、生命科学与生物技术…
在几个特殊领域中也有许多应用：
a 航空航天：高温叶片气膜冷却与发汗冷 却；火箭推力室的再生冷却与发汗冷却； 卫星与空间站热控制；空间飞行器重返大 气层冷却；超高音速飞行器（Ma=10）冷 却；核热火箭、电火箭；微型火箭（电火 箭、化学火箭）；太阳能高空无人飞机
b 微电子： 电子芯片冷却 c 生物医学：肿瘤高温热疗；生物芯片；组 织与器官的冷冻保存 d 军 事：飞机、坦克；激光武器；弹药贮 存 e 制 冷：跨临界二氧化碳汽车空调/热泵； 高温水源热泵 f 新能源：太阳能；燃料电池
工程热力学和传热学课后答案(前五章)
页眉内容
对于可逆过程，都正确。
3．某封闭系统经历了一不可逆过程，系统向外界放热为10kJ，同时外界对系统作功为20kJ。
1）按热力学第一定律计算系统热力学能的变化量；
2）按热力学第二定律判断系统熵的变化（为正、为负、可正可负亦可为零）。
4．判断是非（对画，错画×）
1）在任何情况下，对工质加热，其熵必增加。（）
2．下列说法是否正确，为什么？
1）熵增大的过程为不可逆过程；
只适用于孤立系统
2）工质经不可逆循环，S0；
S =0
3）可逆绝热过程为定熵过程，定熵过程就是可逆绝热过程；
定熵过程就是工质状态沿可逆绝热线变化的过程
4）加热过程，熵一定增大；放热过程，熵一定减小。
根据ds≥△q/T，前半句绝对正确，后半句未必，比如摩擦导致工质温度升高的放热过程。
w123>w143
14
谁大谁小？又如2和3在同一条等温线上呢？
所以
P
v
图4-2
2
2->3为绝热膨胀过程，内能下降。所以
u2>u3。
4．讨论1<n<k的多变膨胀过程中绝气热体线温度的变化以及气体与外界热传递的方向，并用热力学第一
（3）绝热系统。
图
1-1
5．判断下列过程中那些是不可逆的，并扼要说明不可逆原因。
（1）在大气压力为0.1013MPa时，将两块0℃的冰互相缓慢摩擦，使之化为0℃的水。
耗散效应
（2）在大气压力为0.1013MPa时，用(0＋dt)℃的热源(dt→0)给0℃的冰加热使之变为0℃的水。
可逆
（3）一定质量的空气在不导热的气缸中被活塞缓慢地压缩（不计摩擦）。
800kJ。从状态2到状态3是一个定压的压缩过程，压力为p=400kPa，气体向外散热450kJ。并且已
工程热力学与传热学(中文) 第1章 基本概念
F
气体膨胀过程
1 p1 A pext1 A
膨胀过程： 膨胀过程：
若 p1A = pexቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ1 A + F 为初始平衡状态 平衡状态1 为初始平衡状态 突然减小 pext1—— pext2 则 p1A > pext 2 A + F 活塞右行 中间状态： 中间状态：不平衡状态 中间过程： 中间过程：不平衡过程 当 p2A = pext2 A + F 达到新的平衡状态 平衡状态2 达到新的平衡状态 思考： 思考：若过程进 行的无限缓慢
出口 开口系统示意图
（outlet） ）
2. 热力系统的分类 （1）系统与外界是否进行物质交换： ）系统与外界是否进行物质交换： a：闭口系统（closed syetem） ： ） 系统与外界之间没有物质交换，只有能量交换. 系统与外界之间没有物质交换，只有能量交换 控制质量系统）。 （控制质量系统）。
思考
两个不同概念 “平衡”和“均匀” 平衡” 均匀”
1-2-3 基本状态参数
1. 温度 （1）温度 （temperature） ） ） 是标志物体冷热程度的参数。 是标志物体冷热程度的参数。 2） （2）热力学第零定律（the zeroth law of Thermodynamics） ） 如果两个物体同时与第三个物体处于热平衡， 如果两个物体同时与第三个物体处于热平衡， 则它们彼此也处于热平衡。 则它们彼此也处于热平衡。 （3）温标 （temperature scale） ） ） 温度的数值表示法。 温度的数值表示法。
热力学温标 （thermodynamic scale of temperature） ） 热力学温标基准点： 热力学温标基准点： 基准点 取水的三相点（triple point）（纯水固、液、气三相 取水的三相点（ ）（纯水固、 ）（纯水固 平衡共存的状态点）为基准点， 平衡共存的状态点）为基准点， １Ｋ= 定义其温度为273.16 K。 。
工程热力学与传热学概念整理.
工程热力学与传热学概念整理工程热力学第一章、基本概念1. 热力系:根据研究问题的需要,人为地选取一定范围内的物质作为研究对象,称为热力系 (统 ,建成系统。
热力系以外的物质称为外界;热力系与外界的交界面称为边界。
2. 闭口系:热力系与外界无物质交换的系统。
开口系:热力系与外界有物质交换的系统。
绝热系:热力系与外界无热量交换的系统。
孤立系:热力系与外界无任何物质和能量交换的系统3. 工质:用来实现能量像话转换的媒介称为工质。
4. 状态:热力系在某一瞬间所呈现的物理状况成为系统的状态,状态可以分为平衡态和非平衡态两种。
5. 平衡状态:在没有外界作用的情况下,系统的宏观性质不随时间变化的状态。
实现平衡态的充要条件:系统内部与外界之间的各种不平衡势差 (力差、温差、化学势差的消失。
6. 强度参数:与系统所含工质的数量无关的状态参数。
广延参数:与系统所含工质的数量有关的状态参数。
比参数:单位质量的广延参数具有的强度参数的性质。
基本状态参数:可以用仪器直接测量的参数。
7. 压力:单位面积上所承受的垂直作用力。
对于气体,实际上是气体分子运动撞击壁面, 在单位面积上所呈现的平均作用力。
8. 温度 T :温度 T 是确定一个系统是否与其它系统处于热平衡的参数。
换言之,温度是热力平衡的唯一判据。
9. 热力学温标:是建立在热力学第二定律的基础上而不完全依赖测温物质性质的温标。
它采用开尔文作为度量温度的单位,规定水的汽、液、固三相平衡共存的状态点(三相点为基准点,并规定此点的温度为 273.16K 。
10状态参数坐标图:对于只有两个独立参数的坐标系,可以任选两个参数组成二维平面坐标图来描述被确定的平衡状态,这种坐标图称为状态参数坐标图。
11. 热力过程:热力系从一个状态参数向另一个状态参数变化时所经历的全部状态的总和。
12. 热力循环:工质由某一初态出发,经历一系列状态变化后,又回到原来初始的封闭热力循环过程称为热力循环,简称循环。
工程热力学与传热学复习资料
热工复习资料绪论热工学分为两部分：工程热力学和传热学二者区别：工程热力学主要研究能量（特别是热能）的性质及其与机械梦或其他形式能之间相互转换规律;传热学是研究热量传递规律的学科第一章复习重点1．边界(界面)：热力系与外界的分界面特性：固定、活动、真实、虚构2．几种热力系统(1)闭口热力系统—与外界无物质交换的热力系统。
(2)开口热力系统—与外界有物质交换的热力系统。
(3)绝热热力系统—与外界无热量交换的热力系统。
(4)孤立热力系统—与外界无任何联系的热力系统。
（5简单可压缩系统—与外界只有热量和机械功交换的可压缩系统3．状态参数分类：（1）与质量无关不可相加的参数，称为强度参数如压力、温度、密度（2）与质量成正比可以相加的参数，广延参数。
如容积，内能、熵4．热工学中常用状态参数有六个：压力、比容、温度、内能、焓、熵基本状态参数：压力 p（此处的压力是指绝对压力非表压力或真空度）、温度 T、比容 v5．绝对压力、环境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。
当P>Pb时为表压力：P=Pg+Pb；当P<Pb时为真空度：P=Pb-Pv6．平衡状态：指热力系在无外界影响的条件下，宏观性质不随时间变化的状态；要达到平衡状态必须满足热平衡和力平衡两个条件，若存在化学反应或相变包括化学平衡、相平衡7．引入平衡状态的目的：整个热力系统可用一组统一的并具有确定数值的状态参数来描述状态，便于分析热力学问题8.状态公理：对组成一定的闭口系，独立状态参数个数 N=n+1独立参数数目N=不平衡势差数=各种功的方式+热量= n+1 简单可压缩系统独立状态参数个数：N = n + 1 = 29过程：热力系从一个状态变化到另一个状态所经历全部状态的集合10．准静态过程定义：在无限小势差的推动下，由一系列连续的平衡状态组成的过程称为准平衡过程，也称为准静态过程。
条件: 推动过程进行的势差无限小。
工程热力学与传热学(中文) 第2章 热力学第一定律
（2）内位能 由于分子间相互作用力的存在所具有的位能，
与气体的比体积有关。 （3）化学能，原子核能，电磁能。
热力学能
内动能 + 内位能 + 化学能 + 原子核能 + 电磁能
内动能 + 内位能
可忽略
2. 对热力学能的几点说明
（1）热力学能的单位和符号：单位：焦耳 J，符号 U。 （2）比热力学能：单位质量物质的热力学能。 u, J / kg。
（4）可逆微元过程 Q = d U + p d V
2
W 1 pdV
2
w 1 pdv
q=du+pdv
（5）循环
Q W
Q net = w net
2-4 开口系统稳定流动的能量方程式
分析
p1 v1 m1 1
cf1
1
Q
Ws
2
cf 2
2 p2 v2 m2
1. 工质的热力状态参数及速度在不同截面上不同。
2. 特点
工质质量流量 维持恒定
系统储存能量 维持恒定
流通截面上一 切参数恒定
单位时间流入 系统的工质质 量等于流出系 统的工质质量
单位时间内加入 系统的净热及系 统对外做的净功 不随时间改变
任何空间点上 工质的状态参 数和流速不随 时间而变化。
2-4-2 流动功（flow work）
1. 流动功
Q = W + U = W + U2 - U1
—— 闭口系统能量方程式（热一解析式）
2-3-2 几点说明
W
（1）意义：加给工质的热量
Q
a: 一部分用于增加工质的热力学能。
u
b: 另一部分以作功的方式传递到外界。
工程热力学与传热学基础知识
1
第一章 基本概念
掌握热力系统、平衡状态、准静态过程、 可逆过程等基本概念。
掌握状态参数的特征，基本状态参数p， v，T的定义和单位等。掌握热量和功量 过程量的特征。
2
1-1热力系统（system）
热力系统(热力系、系统) ---人为分离出来的研 究对象。 外界--surrounding ：与系统发生质、能交换的 物系。 边界（boundary）：系统与外界的分界面 （线）。
p f (v, T ) F p, v, T 0
T f ( p, v)
上式称为状态方程，它们的具体形式 取决于工质的性质，一般由实验求出，也 可由理论分析求得。 例：理想气体状态方程
pv RT
32
二、状态参数坐标图 （1）状态公理 对于和外界只有热量和体积变化功（膨 胀功或压缩功）的简单可压缩系统，只需两 个独立的参数（如p、v，p、T 或v、T）便可 确定它的平衡状态。
22
（2）比体积 定义： 单位质量的工质所占有的体积，用 符号v表示，单位为 m3/kg 。
V v m
密度： 单 位 体 积 工 质 的 质 量 ， 用 符 号 表示，单位为 kg/ m3 。
v 1
比体积和密度二者相关，通常以比体积作 为状态参数 。 23
（3）温度
1）温度的物理意义
13
平衡的实质
不存在不平衡势
– 温差 （Temperature differential）— 热不平
衡势
– 压差 — 力不平衡势 – 相变 — 相不平衡势 – 化学反应 — 化学不平衡势
14
（3）状态参数
用于描述系统平衡状态的物理量称为 状态参数，如温度、压力、比体积等。
工程热力学与传热学(中文) 第2章 热力学第一定律
2-3-3 几种不同形式的表达式
（1）任意过程 ） （2）任意微元过程 ） （3）可逆过程 ） Q=∆U+W q=∆u+w
δ q: 微元热量 δ w: 微元功量 d u: 热力学能的微元变化量
δQ=dU+δW δq=du+δw Q = ∆ U + ∫ 12 p d V q = ∆ u + ∫ 12 p d v δQ=dU+pdV δq=du+pdv
（perpetual motion machine of the first kind） ）
是永远不可能制造出来的。 是永远不可能制造出来的。
2-2-2 方程表达式
对于任意热力系统（开口，闭口），热力过程： 对于任意热力系统（开口，闭口），热力过程： ），热力过程 进入系统 的能量
-
离开系统 的能量
2-4-1 稳定流动（steady flow） ）
1. 稳定流动
开口系统内部及边界上各点工质的热力参数和运动参数 不随时间变化的流动过程。 不随时间变化的流动过程。
2. 特点
工质质量流量 维持恒定 系统储存能量 维持恒定 流通截面上一 切参数恒定
单位时间流入 系统的工质质 量等于流出系 统的工质质量
1
Q
2
W
闭口系统能量守恒
依据： 依据：热力学第一定律
进入系统 的能量
-
离开系统 的能量
=
系统储存 能量的变化
推导： 推导： Q – W = ∆ U
Q = W + ∆ U = W + U2 - U1 —— 闭口系统能量方程式（热一解析式） 闭口系统能量方程式（热一解析式）
2-3-2 几点说明
工程热力学与传热学（第一讲）1-1、2
⼯程热⼒学与传热学（第⼀讲）1-1、2渤海⽯油职业学院⽯油⼯程系——晏炳利第⼀篇⼯程热⼒学第⼀章绪论本章主要介绍热能的利⽤、热⼒学的由来和典型能量转换装置的⼯作过程。
⽬的是使学⽣从宏观上上了解⼯程热⼒学的研究对象、基本任务、主要内容和研究⽅法等。
为在以后章节中能够联系实际的进⾏热⼒学分析。
第⼀节热能利⽤及热⼒学发展简述⼀、热能及其利⽤能源：是指为⽣产和⽣活提供各种能量和动⼒的物质资源。
⾃然界中已为⼈们可利⽤的能源有：⽔⼒能、风能、太阳能、地热能、燃料化学能、原⼦能等。
能源的开发和利⽤的程度是⼈类社会发展的⼀个重要标志。
能源的利⽤⽅式：①以机械能的形式直接利⽤（如⽔⼒能、风能）；②以热能的形式利⽤（如太阳能、地热能、燃料化学能、原⼦能等）。
热能的利⽤⽅式：①直接利⽤热能加热物体（如采暖、烘烤、冶炼、蒸煮等）；②间接利⽤。
包括：a通过热机（蒸汽机、蒸汽轮机、内燃机、燃⽓轮机、喷⽓发动机等）将热能转化为机械能；b通过发电机转化为电能。
热能通过热机转化为机械能的效率较低，早期蒸汽机的热效率为1%~2%；近代⼤型发电机的热效率也只有35%~40%。
因此，合理有效地实现热能与其他形式能量的转换，提⾼能源利⽤率是关系到社会和⼈类发展的重要课题。
⼆、热⼒学的发展简史古代——钻⽊取⽕。
最简单的由机械能转化为热能。
南宋时期——利⽤⽕焰的热⼒来产⽣机械能驱动⾛马灯旋转。
利⽤⽕药燃烧产⽣的喷⽓推动⽕箭飞⾏。
近300年来，⼈们从观察和实验中逐步总结出热现象的规律，形成了热现象的宏观理论—热⼒学。
热⼒学定义：是⼀门研究与热现象有关的能量、物质和它们之间相互作⽤规律的科学。
热⼒学是在研究如何提⾼热机的效率和制造性能更好的热机的基础上发展起来的。
其突出事件有：①18世纪前，⼈们没有正确的、科学的热理论；②1714年，法伦海特建⽴了华⽒温标，使热学⾛上了实验科学发展的道路，并产⽣了“热质学说”。
该学说认为热是⼀种能流动的没有质量的物质（称为热质），它可以进⼊⼀切物体中，不⽣不灭，物体的冷与热取决于物体中含热质的多少。
工程热力学与传热学 第三章 热力学第一定律1234
简称总能由系统的热力学能.宏观动能.重力势能之和.
E=U+ E k+E p 单位质量 e=u+ e k+e p
(3-2)
第三节系统与外界传递的能量
封闭系统，传递的能量有两种：功和热量
一．功
功的定义:
体积功：
p 1
2
w 1 pdv
2
v
1)功的热力学定义：力和力沿作用方向的位移的乘积
单位：焦耳(J)或千焦(kJ);
符号：用W或w表示。
2
整个过程中工质所做的功为 W Fdx 1
微元功为 dW Fdx
2)体积功：每公斤工质所作的功为
2
w pdv
1
微元功为 dw pdv
3)规定： 系统对外作功为正值 w >0 ；
3 3
功源对系统用功为负值 w<0 。
功的热力学定义与力学定义有何差异？
4)规定：系统内能增加为正值，u >0， 系统内能减少为负值, u <0，
气体工质的内能包括下面各项：
1 )内动能：工质内部粒子的热运动所具有的动能 称为内动能
它包括： 分子的移动动能, 转动动能, 振动动能,
是温度的函数.
2) 内位能：分子由于相互作用力的存在而具有的能量， 称为内位能。 是比容的函数
外部储存能---外部状态参数决定
一、内部储存能—热力学能
分子运动的平均动能和分子间势能称为“热力学能” 1)总内能的定义：物质具有的热力学能；
符号：用U表示； 单位：焦耳(J)或千焦(kJ); 2)比内能的定义：单位质量热力学能（简称内能）。 符号：用 u表示； 单位： kJ/kg。 3)关系： u=U/m kJ/kg
工程热力学与传热学
热流密度：
大小：
t q n
q q q
x
t x
y
方向：温度降落的方向 单位： w/m2
导热系数λ=常数
无内热源фV=0 稳态导热
t 0
2 2 2 t t t t a ( 2 2 2 ) V x y z c
2 2 2 t t t t a ( 2 2 2) x y z
z y
导热微分方程
2
x
φ
t 1 t 1 t t c ( r) ( ) ( ) r r rr z z
V
无内热源，稳态，一维导热微分方程
d dt (r ) 0 dr dr
3. 球坐标系下的导热微分方程
r , , ) 球坐标系中 ( x r sin cos , y r sin sin , z r cos
λ ρ с
内热源强度фv ： 单位时间，单位体积的 内热源生成热。
фV
y z x
选取微元六面体，应用能量守恒方程
导入微元体 的总热流量
+
微元体内热 源生成热
-
导出微元体 的总热流量
=
微元体储存 能的变化
d d d dU in V out
dU dф y+dy
λ ρ с
фV
dz dx
掺入杂质（合金） （黄铜）
非金属 耐火材料，建筑材料