01基本概念和定义wyz2014

p 只有绝对压力 才是状态参数。
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（二）温度
1.定义：温度是反映物体冷热程度的物理量。
2.热力学第零定律： 如果两个物体中的每一个都分别与第三个物体处于热 平衡，则这两个物体彼此也必处于热平衡。
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3.单位： (1) 摄氏温标: 用符号t 表示，单位为℃ 。 (2) 热力学温标（绝对温标）: 用符号T 表示，单位为 K（开）。
燃烧室：空气和燃料在其中混合并燃烧（燃料的化学能转换为热能），得到高温高压
的燃气。
涡轮机：高温高压的燃气推动涡轮机 叶轮旋转对外输出机械功（热能转换为 机械能），其中一部分机械能用来驱动 压气机。
工质（空气、燃气）在装置内周 而复始地循环，实现了将热能转换为机 械能的任务。
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四、蒸气压缩制冷装置
1 bar（巴） = 105 Pa 1 atm（标准大气压） = 1.013105 Pa 1 at （工程大气压） = 0.981105 Pa 1 mmH2O（毫米水柱） = 9.81 Pa 1 mmHg （毫米汞柱） = 133.3 Pa
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3.压力测量：
p =pb +pe
p =pb -pv
R 通用气体常数 R8.31k4J (m.o K ） l
Rg气体常数，与气体的种类有关。
Rg
R M
M , 气体的摩尔质量，kg/mol
Vm,千摩尔容积， m3/mol
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第一章 基本概念及定义
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1-5 准静态过程和可逆过程
1. 热力过程 系统从一个状态出发，经历一系列中间状态而变 化到另一个状态所经历的全部过程称为热力过程。
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1-4 状态方程式
1. 状态方程式
三个基本状态参数(p、v、T)之间的函数关系。即：
隐函数形式： F(p，v，T)＝0
显函数形式：T＝f1(p，v)，p＝f2(v，T)，v＝f3(p，T)
2. 理想气体状态方程式（克拉贝龙方程）
1kg pvRgT
1mol pVmRT
m kg pVmRgT N mol pVnRT
孤立系统（isolated system ）：与外界既能量交换又无质量交换。
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第一章 基本概念及定义
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1-2 热力学系统的状态及基本状态参数 热力学状态(状态) :
热力系统在某一瞬间所呈现的宏观物理状况。
状态参数 ： 1.给定状态和该状态下的状态参数是一一对应的； 2.状态参数的数值仅取决于系统的状态，而与到达该状态 所经历的途径无关；
转换为机械能。
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二、内燃机
内燃机分柴油机和汽油机，从热力学观点看，其 工作过程是相同的，以柴油机为例说明其工作过程。
进气过程：进气阀打开，排气阀关闭，活塞下行， 将空气吸入气缸。
压缩过程：进、排气阀关闭，活塞上行压缩空气， 使其温度和压力升高。
燃烧过程：喷油嘴向气缸内喷油，燃料燃烧，气缸 内气体压力和温度急剧升高（燃料的化学能转换为热
本章小结及习题
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第一章 基本概念及定义
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第一章 基本概念
§1-1 热力系统 一、热机：
能将热能转换为机械能的机器。
二、工质：
实现热能和机械能之间转换的媒介物质。
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三、热源：
本身热容量很大，且在放出或吸收有限 量热量时自身温度及其它热力学参数没有明 显变化的物体。
提供热量的热源称为高温热源； 吸收热量的热源称为低温热源。
状态参数坐标图：
应用两个独立状态参数，可组成状态参数坐标图。
ex: P-V, T-s, h-s, p-h
注意：①图上任意一点代表一个平衡状态；
②若系统处于不平衡状态, 则无法在状态参数坐标图上描述。
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第一章 基本概念及定义
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平衡状态特点
1.不会自发破坏； 2.受外界破坏后，可自发建立新平衡； 3.有确定的状态参数；
同时使冷库降低温度或保持低温。
工质（气态或液态制冷剂）在 压气机作用下周而复始地循环，实 现了制冷的任务。
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0-3 工程热力学的研究内容及研究方法
热力学(经典热力学)—研究热能性质以及热能和其他能量相互转换规律 的科学。
工程热力学—热力学的一个分支，着重研究热能和机械能相互转换的规 律。
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第一章 基本概念及定义
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状态公理：
确定系统平衡状态所需的独立状态参数的数目，等于系统 和外界间进行能量传递方式的数目。
系统状态变化，取决于系统和外界间的能量传递。
对于常见的气态物质组成的系统，没有化学反应时，即简单 可压缩系统，它和外界间传递的能量只有热量和系统容积变化 功，因此只要有两个独立的状态参数即可确定系统的状态。
制冷：以消耗机械功或其他形式的能量为代价，使物体获得低 于环境的温度并维持该低温。
压气机：吸入来自蒸发器的低压蒸气，通过压缩(耗功)使其压力和 温度提高。
冷凝器：使气体冷凝，得到常温高压的液体。 节流阀：使液体降压，产生低压低温的液体（含少量蒸气）。 蒸发器：通过壁面吸收冷藏库内的热量，工质汽化为低压气体，
在状态参数坐标图上，可用一条过 程曲线定性地表示该准静态过程。
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高温热源
吸热Q1
热机
作功W 机械能
放热Q2 低温热源
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1-1 热力学系统 一、热力学系统（系统，system）：
被事先选作研究对象的某些确定的物 质或某个确定空间中的物质 。
外界：系统之外一切其他物质。 边界：分割系统与外界的界面。
即系统、外界、边界构成了热力学模型所必不可少的三个基本组成部分。
最基本状态参数: p, v 和 T，是直接可测的 。
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第一章 基本概念及定义
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基本状态参数
（一）压力 单位面积上所受到的垂直作用力（即压强）。
p F A
1.单位 : Pa （帕），1 Pa =1 N/ m2
1 MPa = 103 kPa =106 Pa
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2.常用压力单位：
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②按系统与外界相互作用的性质分类
• 按系统与外界是否有质量交换： 开口系（open system）: 有，一般以固定空间中的物质为系统,称CV。 闭口系（closed system）: 无，以固定的物质为系统，称CM。
• 按系统与外界是否有热量交换 绝热系统（insulated system） 非绝热系统 （特例：透热系统）
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绪论 （课程研究的主要任务）
工程热力学主要研究热能和机械能 之间相互转换的规律及提高能量转换 经济性的途径和技术措施 。
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一.能量: 能量是物质运动的度量。
二.能量的主要形式 : 热能 ：物质分子热运动动能与位能之和； 机械能 : 物体的动能与势能； 电能 ：与电荷的运动和积蓄有关的能量； 化学能 ：通过化学反应释放的能量； 核能 ：通过核反应释放的能量； 辐射能 ：物体以电磁波的形式发射的能量。
现代社会中，热能动力工程的地位极为重要。热力发电厂、汽轮 机、内燃机、燃气轮机、火箭发动机等热能动力装置和设备渗透到社 会生产和生活的各个领域，对现代的社会生产的发展起着十分重要的 保证作用和积极的推动作用。
热能动力工程不断发展和进步，正在积极地向采用原子能和太阳 能等新能源的方向前进，并已取得很大进展。随着社会生产的发展， 热能动力工程必将不断趋于完善并在新的领域取得成功。
工程热力学
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教材：《工程热力学》第四版 华自强 张忠进编
高等教育出版社出版
参考教材：《工程热力学》
沈维道 编 高等教育出版社出版
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绪论
0-1 热能动力工程的重要地位 0-2 能量转换装置工作过程简介 0-3 工程热力学的研究内容及研究方法
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绪论
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0-1 热能动力工程的重要地位
动力工程充分满足生产需要时，社会生产就能迅速发展，推动人 类社会不断前进。
热能动力工程—将热能转化为机械能，获得生产所需的原动力。
热能动力工程起步于18世纪。1784年瓦特制成的蒸汽机，为生产 提供了强有力的动力装置，推动生产飞速发展，掀起了著名的“工业 革命”，奠定了工业化生产的牢固物质基础。
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第一章 基本概念及定义
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系统的分类：
①按系统本身的性质分类
单元系 多元系
单相系 多相系
均匀系 非均匀系
注意：元---化学成分，非化学元素
相---指系统中物质的化学成分及物理结构都均匀一致； 态---物质存在的聚集状态，有气、液、固三态。 同一态的某种物质可能有多个相，如同素异形体。
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第一章 基本概念及定义
在外界不产生任何影响的条件下可以长久保持下去的状态。 非“作用” 即系统的宏观性质不随时间改变的状态
热力学平衡 （平衡状态）
热平衡 力平衡 相平衡 化学平衡
系统内部以及系统与外界 之间不存在任何不平衡势
稳定平衡态定律：
在外界不产生任何影响的条件下，系统从任何一 个非平衡状态出发，经过足够长的时间，总能达到一 个而且只有一个稳定的热力学平衡状态。
注意：☆边界把系统与外界完全分隔开来，一定是完全封闭的。
☆系统选取是人为的，可依据解决问题的方便、思维方式因人而异， 一般选固定的物质或固定空间中的物质为系统。
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第一章 基本概念及定义
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例
• 边界有 真实的、 固定的 假想的、 变动的 之分。