工程热力学第二章整理知识点第三版
工程热力学第三版 沈维道编 课件第1和第2章
第一章 基本概念 1－1 热能在热机中转变成机械能的过程 燃料——热能——动力 热能动力装置： 1蒸汽动力装置； 2燃气动力装置 工质：实现热能——机械能转化的媒介 高温热源（热源）：工质从中吸取热能的物系 低温热源（冷源）：接受工质排除热能的物系 热能动力装置工作过程：工质从热源获得热能， 做功，排除余下的热能给低温热源。
二状态方程式 T=T(p,v),p=p(T,v),v=v(p,t) F=F(p,v,T) 三坐标图 p-v图，T-s图 1－5 工质的状态变化过程 一准平衡过程（准静态过程） 相对缓慢，工质再平衡破坏后自动恢复平衡所需时间又很 短。 工质与外界的压力差无限小；温差无限小。 二 可逆过程和不可逆过程
二、压气机：动能差和势能差忽略 wc=-wi=(h2-h1)+(-q)=-wt 三、换热器：无功的交换 q=h2-h1 四、管道：
• 在分析中，取其进、出口截面间的流体为热力 系，并假定流动是稳定的。喷管实际流动过程 的特征是：气流迅速流过喷管，其散热损失甚 微，可认为Q =0；气流流过喷管时无净功输入 或输出，Wnet=0；进、出口气体的重力位能差 可忽略， 。将上述条件代入得到:对1kg流体 而言，（cf22-cf12)/2=h1-h2 • 喷管中气流宏观动能的增加是由气流进、出口 焓差转换而来。
边界：实际的或假想的；不动的和变形的。 闭口系：只有能量交换而无物质交换，又叫控制质量。 开口系：即有物质交换又有能量交换。又叫控制容积。 绝热系统：与外界无热量交换。 孤立系统：即无物质交换又无能量交换。 简单可压缩系：最常见的热力系，由可压缩流体构成，与 外界功的交换只有容积变化功。 1－3 工质的热力学状态及其基本状态参数 热力学状态：某一瞬间宏观物理状况，压力 P、温度 T 、 体积V、热力学能U、焓H、熵S。 一温度 微观：物质分子运动的积累程度。Mc2/2=BT t=T-273.15k
工程热力学第二章
为内部储存能 U 与外部储存能之 和 它包括组成物体 的所有微观粒子 所具有的能量 随工质进出开口 系所转移的能量 闭口系与外界交 换的功
也称总储存能
热力学能 描述热 力系能 量的概 念 描述热 力系与 外界作 的概念
U 是热力系内部工质的 能量 H = U + pV
包括内热能，化学能，原子核能
焓
焓的变化等于热力系在定压过程中与外界 交换的热量 1、 它是简单可压缩热力系所有功的源泉 2、 若过程逆，则W =
2 ������������������,又称压力功。 1
流动功
1、 对可逆过程 δ������ = ������d������，该式反应了热量的本质 2、 对任意过程δ������ = cdT,其中 c 为该过程
的比热容，也是过程量。该是只是热量 的计算式子。
（4）热力学第一定律的主要应用 名称 热力发动机 能量转换方程 主要应用领域
2 ������������������ 1
体积功
热力系通过体积变化 与外界交换的功
3、 否则外界获得多少功计算，是过程量 4、 往往是比闭口系所做的功 轴功 热力系通过轴旋转与 外界交换的功 它是工质发生跨越热 力系边界的宏观移动 时与外界所交换的功 开口系与外界所 交换的净功 ������������������������ = ������������ 它是工质进出开 口系所携带的能 量 1、 它是开口系与外界交换的功 2、 它是技术功的一部分，当忽略进出口动 能、位能差时就等于技术功 1、 流动功只取决于工质进出口的状态，不 是过程量 ������������ = ������2 ������2 − ������1 ������2 2、它是与流动相关的量，若是没有流 动则没有意义 3、经常和热力学能合并在 技术功 技术上可资利用的功 由流体的宏观位 能、宏观动能、轴 功组成 来自体积功，是体积功与流动功之差。 1、 对非稳定流动，有 ������������ = ������ − [������������������������ ������������ ������������������ − ������������������ ������������ ������������ ] 2、 对于稳定流动，则有 1 ������������ = ∆������������ 2 + ������∆������ + ������������ = ������ − ∆(������������) 2 3、 对于可逆稳定流动，则有 ������������ = − 热量 一个质量不变的热力 系， 不做功而通过边界 传递的能量 热力系与外界之 间通过温差传递 的热量
工程热力学 第二章 图文
思考
宏观动能和内动能的区别？
§2-3 热力学第一定律导出
热力学第一定律基本表达式
加入系统的能量总和—热力系统输出的能量总和 = 热力系总储存能的增量
加入系统的能量总和－热力系统输出的能量总和
= 热力系总储存能的增量
δW
δ mi ei
E
δm jej
E+dE
δQ
d
如果是闭口系，如何简化？
闭口系统的热一律基本表达式
来源：
19世纪30-40年代，迈耶，焦耳等发现并确 定了能量转换与守恒定律。恩格斯将这列为19世 纪三大发现之一（细胞学说、达尔文进化论）。
能量转换与守恒定律定律指出：一切物质都 具有能量。能量既不可能创造，也不能消灭，它 只能在一定的条件下从一种形式转变为另一种形 式。而在转换中，能量的总量恒定不变。
能量转换与守恒定律
认识个别、特殊能量 机械能、电能、磁能等有序能的守恒 热现象不是一个独立的现象，
其它形式的能量都最终转化为热能
热力学第一定律的本质
本质：能量转换及守恒定律在热过程中的应用
18世纪初，工业革命，热效率只有1% 1842年，J.R. Mayer阐述热一律，但没有
引起重视 1840-1849年，Joule用多种实验的一致性
系统的能量
能量是物质运动的度量，运动有各种不同 的形态，相应的就有各种不同的能量。
系统储存的能量称为储存能，它有内部储 存能与外部储存能之分。系统的内部储存 能即为热力学能
§2-2 热力学能（内能）
Internal energy
定义
系统内部各种形式能量的总和称为系 统的热力学能，简称为内能 U。单位质量 的热力学能称为比内能 u。
闭口系， δmi 0 δm j 0 忽略宏观动能Uk和位能Up， E U
工程热力学基本知识点汇总
第一章基本概念1.基本概念热力系统：用界面将所要研究的对象与周围环境分隔开来，这种人为分隔的研究对象，称为热力系统，简称系统。
边界：分隔系统与外界的分界面，称为边界。
外界：边界以外与系统相互作用的物体，称为外界或环境。
闭口系统：没有物质穿过边界的系统称为闭口系统，也称控制质量。
开口系统：有物质流穿过边界的系统称为开口系统，又称控制体积，简称控制体，其界面称为控制界面。
绝热系统：系统与外界之间没有热量传递，称为绝热系统。
孤立系统：系统与外界之间不发生任何能量传递和物质交换，称为孤立系统。
单相系：系统中工质的物理、化学性质都均匀一致的系统称为单相系。
复相系：由两个相以上组成的系统称为复相系，如固、液、气组成的三相系统。
单元系：由一种化学成分组成的系统称为单元系。
多元系：由两种以上不同化学成分组成的系统称为多元系。
均匀系：成分和相在整个系统空间呈均匀分布的为均匀系。
非均匀系：成分和相在整个系统空间呈非均匀分布，称非均匀系。
热力状态：系统中某瞬间表现的工质热力性质的总状况，称为工质的热力状态，简称为状态。
平衡状态：系统在不受外界影响的条件下，如果宏观热力性质不随时间而变化，系统内外同时建立了热的和力的平衡，这时系统的状态称为热力平衡状态，简称为平衡状态。
状态参数：描述工质状态特性的各种物理量称为工质的状态参数。
如温度（T）、压力（P）、比容（υ）或密度（ρ）、内能（u）、焓（h）、熵（s）、自由能（f）、自由焓（g）等。
基本状态参数：在工质的状态参数中，其中温度、压力、比容或密度可以直接或间接地用仪表测量出来，称为基本状态参数。
温度：是描述系统热力平衡状况时冷热程度的物理量，其物理实质是物质内部大量微观分子热运动的强弱程度的宏观反映。
热力学第零定律：如两个物体分别和第三个物体处于热平衡，则它们彼此之间也必然处于热平衡。
压力：垂直作用于器壁单位面积上的力，称为压力，也称压强。
相对压力：相对于大气环境所测得的压力。
工程热力学第三版曾丹苓第二章习题及答案
⼯程热⼒学第三版曾丹苓第⼆章习题及答案热⼒学第⼆章习题及答案⼀、是⾮题1、任意过程只要知道其始末状态即可确定过程与外界的热交换（ｘ）、功交换（ｘ）及系统热⼒学能的变化（√）。
2、简单可压缩系统任意过程中对外所作膨胀功均可⽤计算（√）。
pdV计算（ｘ），⽤?dWpsurr3、流动功Δ（pdV）只有在开⼝系统中研究⽓体流动时才需要考虑（√）。
4、q和w是状态参数（ｘ）⼆、选择题1、表达式δQ=dU+δW c 。
（a）适⽤于任意热⼒过程；（b）仅适⽤于准静态过程；（c）仅适⽤于闭⼝系统中的热⼒过程。
2、表达式δQ=dU+pdV适⽤ a1中的 a2。
（a1）闭⼝系；（b1）开⼝系；（c1）闭⼝及开⼝系；（a2）准静过程；（b2）任意热⼒过程；（c2）⾮准静过程。
3、任意准静或⾮准静过程中⽓体的膨胀功均可⽤ b 计算。
（a）pdV；（b）p surr dV；（c）d(pv)。
4、在正循环中?Qδa零，同时?Wδa零。
在逆循环中?Qδ c 零，且?Wδ c 零（a）⼤于；（b）等于；（c）⼩于。
三、习题2－1 0.5kg 的⽓体，在汽缸活塞机构中由初态p 1=0.7MPa 、V 1=0.02m 3,准静膨胀到V 2=0.04m 3。
试确定在下列各过程中⽓体完成的功量及⽐功量；（1）定压过程；（2） pV 2＝常数。
解：（1）由准平衡过程体积变化功的表达式，当为定压过程时:W=p △V=0.7×106×0.02=14000 J=14 kJ ⽐功量 w= p △v=W/m=14000/0.5=28000 J=28 kJ（2）pV 2=0.7×106×0.022=280 J 〃m 3由准平衡过程体积变化功的表达式W=dV V pdv v v ??=04.002.0228021=7000 J=7 kJ⽐功量 w= p △v=W/m=7000/0.5=14000 J=14 kJ 2－2为了确定⾼压下稠密⽓体的性质，取2kg ⽓体在25MPa 下从350K 定压加热到370K ，⽓体初终状态下的容器分别为0.03 m3及0.035 m 3，加⼊⽓体的热量为700kJ ，试确定初终状态下的热⼒学能之差。
工程热力学高教第三版习题答案第2章
6
第二章 热力学第二定律
2-5 夏日，为避免阳光直射，密闭门窗，用电扇取凉，若假定房间内初温为 28℃，压力为
0.1MPa ，电扇的功率为 0.06kW，太阳直射传入的热量为 0.1kW，若室内有三人，每人每小 时向环境散发的热量为 418.7kJ，通过墙壁向外散热1800kJ/h ，试求面积为15m2 ，高度为 3.0m
解 要使车间保持温度不变，必须使车间内每小时产生的热量等散失的热量
即 Q = Qm + QE + Q补 + Qless = 0
Qm = 375kJ/s × 3600s = 1.35×106 kJ ； QE = 50× 0.1kJ/s × 3600s = 18000kJ
Qless = −3×106 kJ Q补 = −Qless − Qm − QE = 3×106 kJ −1.35×106 kJ −18000kJ = 1632000kJ
解 取气体为系统，据闭口系能量方程式 Q = ∆U + W
W = Q − ∆U = 50J − 84J = −34J
所以过程是压缩过程，外界对气体作功 34J。
2-4 在冬季，工厂车间每一小时经过墙壁和玻璃等处损失热量 3×106 kJ ，车间中各种机床的总
功率是 375kW，且最终全部变成热能，另外，室内经常点着 50 盏 100W 的电灯，若使该车间 温度保持不变，问每小时需另外加入多少热量？
q = ∆h + wt
得 wt = q − ∆h = q − ∆u − ∆( pv) = q − ∆u − ( p2v2 − p1v1)
= ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ50kJ/kg −146.5kJ/kg − (0.8×103 kPa × 0.175m3 / kg − 0.1×103 kPa × 0.845m3 / kg) = 252kJ/kg
工程热力学复习资料-热力学第一定律
四、焓的定义：
H U pV h u pv
焓的单位：J，比焓的单位：J/kg
焓是状态参数
h f ( p, v), h f ( p, T ), h f (T , v)
h1 a 2 h1b 2
2
1
dh h2 h1
dh 0
焓的意义：
A
T
TA
p BV B RT
B
T
TB 0
p AV A p B V B T T AT B p V T p V T B B A A A B
p mRT VA VB
p AV A p B V B VA VB
m A
m B RT
q du w
对于循环：
Q dU W
dU 0
Q W
闭系能量方程总结：
Q U W
Q dU W
m m
kg工质经过有限过程 kg工质经过微元过程
q u w
1
1
kg工质经过有限过程
kg工质经过微元过程
答：(1)抽去隔板后气体迅速充满整个刚 性容器，此过程发生后，气体无法恢复 到原来状态，因此为不可逆过程。气体 没有对外界作功。 (2)每抽去一块隔板，让气体恢复平衡 后再抽去一块，此过程可看作准平衡过 程，气体作功，可以看作是把隔板缓慢 地往右推移。
(3)第一种情况是不可逆过程，所以从初 态变化到终态不能在p-v图上表示；第二 种情况是准平衡过程，所以可以用实线 在p-v图上表示。
进入系统 － 离开系统 ＝ 系统中储存 的能量 的能量 能量的增加
闭口系统的能量方程 闭口系统的能量方程是热力学第一定律在 控制质量系统中的具体应用，是热力学第 一定律的基本能量方程式。
工程热力学第二章
功 热
热是无条件的； 功是有条件、限度的。
12
3、流动功：系统维持流动 所花费的代价。
p2v2 p1v1 ( [ pv])
推动功在p-v图上：
13
4、焓(enthalpy)
定义：H=U+pV 单位：J（kJ）
焓是状态参数
物理意义： 引进或排出工质而输入或排出系统的总能量。
h=u+pv J/kg（kJ/kg）
说明
• 对稳定流动的工质加入热量，可能产生的 结果是改变工质内能、动能、位能或三相 同时发生变化。 • 供给工质克服阻力而作流动净功和对外输 出功。 • 使用范围：
任何过程 任何工质
稳定能量方程式分析与讨论：
（A）
1）改写（B）为（C） 输出轴功
1 2 2 Ws q u p1v1 p2 v2 c1 c2 g z1 z2 （C） 2
W 0
?
U 0
即U1 U 2
强调：功是通过边界传递的能量。
21
如图，气缸内充以空气，活塞及负载195kg，缸 壁充分导热，取走100kg负载，待平衡后，求： （1）活塞上升的高度h （2）气体在过程中作的功，已知ukJ/kg 0.72 T K
解：取缸内气体为热力系—闭口系。 分析：突然取走100kg负载， 气体失去平衡，振荡后最终建 立新的平衡。虽不计摩擦，但 由于非准静态，故过程不可逆， 但仍可应用第一定律解析式。 首先计算状态1及2的参数：
五、稳定流动能量方程 (steady-flow energy equation)
稳定流动：是指热力系统在任意截面上工质的一切 参数都不随时间变化
注意：区分各截面间参数可不同。
31
工程热力学第二章
n
i
i
混合气体的折合气体常数
R R = eq Meq R nR ∑ni Mi R ∑mR i i i = 0= 0= = m m m m n = ∑gi R i
五、分压力的确定
piV = ni R T pi ni 0 = = xi 或 pi = xi p = ri p pV = nR T p n 0
混 合 气 体 第i种组成气体 相对成分
m mi
n ni
V Vi
相对成分= 相对成分=
分 总
量 量
质量分数：
摩尔分数：
体积分数：
m gi = i , m ni xi = , n V r= i, i V
∑g =1
i
∑x =1
i
∑r =1
i
Vi为分体积
gi、xi、ri的转算关系
V ni i = ⇒xi = r i V n
=q02-q01
= ∫ cdt − ∫ cdt
0 0 t2 t1
= c 0 ⋅ t2 − c 0 ⋅ t1
t2 t1
c 0 , c 0 表示温度自 °C到t1和0°C到t2的平均比热容. 0
t2 t1
q ct = 1 t2 −t1
t2
∫ = ∫ =
t
t2
t1
cdt
t2
t2 −t1
0 t1
cdt + ∫ cdt
通用气体常数不仅与气体状态无关，与气 体的种类也无关 R =8.314J /(mol ⋅ K)
0
气体常数与通用气体常数的关系：
m pV = nR T = R T 0 0 M pV = mR T
R0 R= 或 R0 = M R M
热工基础(张学学 第三版)复习知识点
式
数间的关系
交换的功量
w /( J / kg) wt /( J / kg)
交换的热 量
q /(J / kg)
定容 v 定数 定压 p 定数 定温 pv 定数
定熵 pvk 定数
v2
v1;
T2 T1
p2 p1
p2
p1
;
T2 T1
v2 v1
T2
T1;
p2 p1
v1 v2
p2 p1
1.理想气体：理想气体分子的体积忽略不计；理想气体分子之间
无作用力；理想气体分子之间以及分子与容器壁的碰撞都是弹性
碰撞。
2.理想气体状态方程式（克拉贝龙方程式）
PV mRgT
其中 R 8.314J /(mol K )，
或 PV nRT
RgΒιβλιοθήκη R M3.定容比热与定压比热。
定容比热 cV
wt
1 2
c f
2
gz
ws
当 p2v2 p1v1 时，技术功等于膨胀功。
当忽略工质进出口处宏观动能和宏观位能的变化，技术功就
是轴功；且技术功等于膨胀功与流动功之差。
在工质流动过程中，工质作出的膨胀功除去补偿流动功及宏
观动能和宏观位能的差额即为轴功。
7.可逆过程的技术功：
wt
2
vdp
6.边界：系统与外界的分界面。
7.系统的分类：
（1）闭口系统：与外界无物质交换的系统。
（2）开口系统：与外界有物质交换的系统。
（3）绝热系统：与外界之间没有热量交换的系统。
（4）孤立系统：与外界没有任何的物质交换和能量（功、热量）
工程热力学第三版电子教案第2章
工程热力学第三版电子教案第2章第2章：能量转换与能量守恒原理一、教学目标1.理解能量转换的基本概念和能量守恒原理；2.掌握能量守恒原理的应用方法，能够解决相关的问题；3.掌握工程中常见的能量转换设备的运行原理和能量转换过程的计算方法；4.培养学生的分析问题和解决问题的能力。
二、教学重点1.能量转换与能量守恒原理的理解和应用；2.能量转换设备的运行原理和计算方法。
三、教学难点1.能量守恒原理的应用方法；2.能量转换设备的运行原理的理解。
四、教学内容及教学步骤第一节能量转换的基本概念1.能量转换的定义和基本原理（PPT1）（1）能量转换的定义；（2）能量的守恒原理。
2.能量转换的分类和特点（PPT2）（1）机械能；（2）热能；（3）化学能；（4）电能；（5）光能。
第二节能量转换的基本计算方法1.机械能转换的计算（PPT3）（1）机械能和功的关系；（2）动能和势能的计算方法。
2.热能转换的计算（PPT4）（1）热量的计算方法；（2）内能的计算方法。
3.化学能转换的计算（PPT5）（1）化学反应焓的计算方法；（2）化学反应的能量转换。
4.电能转换的计算（PPT6）（1）电功的计算方法；（2）电能和其他能量的转换。
5.光能转换的计算（PPT7）（1）光能的计算方法；（2）光能在光电转换器中的转换。
第三节能量守恒原理的应用1.化学能转换过程的能量守恒原理应用（PPT8）（1）闭合系统的能量守恒原理；（2）开放系统的能量守恒原理。
2.机械系统的能量守恒原理应用（PPT9）（1）简单机械设备的能量守恒计算；（2）复杂机械设备的能量守恒计算。
3.热力系统的能量守恒原理应用（PPT10）（1）热力系统的能量平衡计算；（2）热力系统的能量转换率计算。
五、教学方法1.授课教学法：介绍能量转换的基本概念、分类和特点；2.实例分析法：通过实例分析，引导学生理解能量守恒原理和能量转换过程的计算方法；3.讨论研究法：设计学生讨论热力系统和机械系统的能量守恒问题，激发学生的思维和创造力。
工程热力学知识点笔记总结
工程热力学知识点笔记总结第一章热力学基本概念1.1 热力学的基本概念热力学是研究能量与物质的转化关系的科学，它关注热与功的转化、能量的传递和系统的状态变化。
热力学中最基本的概念包括系统、热力学量、状态量、过程、功和热等。
1.2 热力学量热力学量是描述系统的性质和状态的物理量，包括内能、焓、熵、自由能等。
内能是系统的总能量，焓是系统在恒压条件下的能量，熵是系统的无序程度，自由能是系统进行非体积恒定的过程中能够做功的能量。
1.3 热力学第一定律热力学第一定律是能量守恒的表达形式，在闭合定容系统中，系统的内能变化等于系统所接受的热量减去系统所做的功。
1.4 热力学第二定律热力学第二定律是描述系统不可逆性的定律，它包括开尔文表述和克劳修斯表述。
开尔文表述指出不可能将热量完全转化为功而不引起其他变化，克劳修斯表述指出热量自然只能从高温物体传递到低温物体。
根据第二定律，引入了熵增大原理和卡诺循环。
1.5 热力学第三定律热力学第三定律是指当温度趋于绝对零度时，系统的熵趋于零。
这一定律揭示了绝对零度对热力学过程的重要意义。
第二章热力学系统2.1 定态与非定态定态系统是指系统的性质在长时间内不发生变化，非定态系统是指系统的性质在长时间内发生变化。
2.2 开放系统与闭合系统开放系统是指与外界交换物质和能量的系统，闭合系统是指与外界不交换物质但可以交换能量的系统。
2.3 热力学平衡热力学平衡是指系统内各部分之间的温度、压力、化学势等性质达到一致的状态。
系统处于热力学平衡时，不会产生宏观的变化。
第三章热力学过程3.1 等温过程在等温过程中，系统的温度保持不变，内能的变化全部转化为热量输给外界。
3.2 绝热过程在绝热过程中，系统不与外界交换热量，内能的变化全部转化为对外界所做的功。
3.3 等容过程在等容过程中，系统的体积保持不变，内能的变化全部转化为热量。
3.4 等压过程在等压过程中，系统的压强保持不变，内能的变化转化为对外界所做的功和系统所吸收的热量。
工程热力学第三版电子教案第2章
第2章理想气体的性质2.1 本章基本要求...................................... 错误！未定义书签。
2.2 本章难点................................................. 错误！未定义书签。
2.3 例题......................................................... 错误！未定义书签。
2.4 思考及练习题...................................... 错误！未定义书签。
2.5 自测题...................................................... 错误！未定义书签。
2.1 本章基本要求熟练掌握理想气体状态方程的各种表述形式，并能熟练应用理想气体状态方程及理想气体定值比热进行各种热力计算。
并掌握理想气体平均比热的概念和计算方法。
理解混合气体性质，掌握混合气体分压力、分容积的概念。
2.2 本章难点1．运用理想气体状态方程确定气体的数量和体积等，需特别注意有关物理量的含义及单位的选取。
2．考虑比热随温度变化后，产生了多种计算理想气体热力参数变化量的方法，要熟练地掌握和运用这些方法，必须多加练习才能达到目的。
3．在非定值比热情况下,理想气体内能、焓变化量的计算方法，理想混合气体的分量表示法，理想混合气体相对分子质量和气体常数的计算。
2.3 例题例1：一氧气瓶内装有氧气，瓶上装有压力表，若氧气瓶内的容积为已知，能否算出氧气的质量。
PV 。
解：能算出氧气的质量。
因为氧气是理想气体，满足理想气体状态方程式mRT根据瓶上压力表的读数和当地大气压力，可算出氧气的绝对压力P，氧气瓶的温度即为大气的温度；氧气的气体常数为已知；所以根据理想气体状态方程式，即可求得氧气瓶内氧气的质量。
例2：夏天，自行车在被晒得很热的马路上行驶时，为何容易引起轮胎爆破？解：夏天自行车在被晒得很热的马路上行驶时，轮胎内的气体（空气）被加热，温度升高，而轮胎的体积几乎不变，所以气体容积保持不变，轮胎内气体的质量为定值，其可视为理想气体，根据理想气体状态方程式mRT PV =可知，轮胎内气体的压力升高，即气体作用在轮胎上的力增加，故轮胎就容易爆破。
工程热力学第二章
2-1 热力学第一定律的实质
能量守恒定律：自然界中的一且物质都具有能量，能量不可能
被创造，也不可能被消灭；能量可以从一种形态转变为另一种
形态，且在能量的转化过程中能量的总量保持不变。 热力学第一定律：能量守恒在热力学中的具体应用
2-2 热力学能和总能
一、热力学能
内动能
分子动能（移动、转动、振动） 分子位能（相互作用）
二、稳定流动能量方程 稳定流动：开口系统各点的热力学状态不随时间变化。 瞬变流动： 稳定流动条件下：
dE cv 0 d
2
2
qm1 qm2 qm
dEcv 0
m1 m2 m
c 21 f 2 gz1 )m1 (h2
c 21 f 2
Q (h1
c2 2 f 2
如：重力位能
以外界为参考坐标的系统宏观运动所具有的能量
1 2 Ek mc f 2
如：宏观动能
系统总能
E = U + Ek + Ep
1 2 e u ek e p u c f gz 2
常用U, dU, u, du
2-3 能量的传递与转化
一、作功和传热 物体之间的能量传递总依赖于作功和传热两种方式： •借作功传递能量总是和物体的宏观位移有关 •借传热来传递能量不需要物体的宏观位移。
gz w i
q u h wt u
技术功也源 自于膨胀功
h u pv
q u w
wt w ( pv)
wt w ( p2v2 p1v1 )
对可逆过程
w pdv
1
2
wt vdp
1
工程热力学知识点总结
工程热力学知识点总结工程热力学知识点很多，同学们需要多进行归纳总结，下面给大家整理了工程热力学知识点总结，欢迎阅读! 第一章、基本概念1、边界边界有一个特点（可变性）：可以是固定的、假想的、移动的、变形的。
2、六种系统（重要！）六种系统分别是：开（闭）口系统、绝热（非绝热）系统、孤立（非孤立）系统。
a.系统与外界通过边界：功交换、热交换和物质交换.b.闭口系统不一定绝热，但开口系统可以绝热。
c.系统的取法不同只影响解决问题的难易，不影响结果。
3、三参数方程a.P=B+Pgb.P=B-H这两个方程的使用，首先要判断表盘的压力读数是正压还是负压，即你所测物体内部的绝对压力与大气压的差是正是负。
正用1，负用2。
ps.《工程热力学（第六版）》书8页的系统，边界，外界有详细定义。
第二章、气体热力性质1、各种热力学物理量P：压强[单位Pa]v：比容（单位m^3/kg）R：气体常数（单位J/(kg*K)）书25页T：温度（单位K）m：质量（单位kg）V：体积（单位m^3）M：物质的摩尔质量（单位mol）R：8.314kJ/(kmol*K)，气体普实常数2、理想气体方程：Pv=RTPV=m*R。
*T/MQv=Cv*dTQp=Cp*dTCp-Cv=R另外求比热可以用直线差值法！第三章、热力学第一定律1、闭口系统：Q=W+△U微元：δq=δw+du （注：这个δ是过程量的微元符号）2、闭口绝热δw+du=03、闭口可逆δq=Pdv+du4、闭口等温δq=δw5、闭口可逆定容δq=du6、理想气体的热力学能公式dU=Cv*dT一切过程都适用。
为什么呢？因为U是个状态量，只与始末状态有关、与过程无关。
U是与T相关的单值函数，实际气体只有定容才可以用6、开口系统ps.公式在书46页（3-12）7、推动功Wf=P2V2-P1V1（算是一个分子流动所需要的微观的能量）a、推动功不是一个过程量，而是一个仅取决于进出口状态的状态量。
工程热力学 第二章 热力学第二定律.
总能：dE2
(u2
cf
2 2
/
2
gz2 ) mout
推动功：p2dV2 p2v2 mout ，作功：Wi
●系统储存能的增加量：dECV d (U Ek Ep )CV
●能量守恒方程式
dE1 p1dV1 Q (dE2 p2dV2 Wi ) dECV
力降低，与外界没有功量交 换。
cf 2 0, gz 0, wi 0, q 0 h1 h2
即节流前后焓值不变。
解：（1）根据题意，q 0 ，z 0，
每千克蒸汽所作的功：
wi
h1
h2
1 2
(c
f
2 1
cf 22)
3232 2302 1 (502 1202 ) 930 5.95 924.05kJ / kg 2
是温度的函数。 ■内位能
由于分子间的相互作用力所具有的能量。内位能是 温度和比体积的函数。 ■化学能、原子能、电磁能 ☆注意：热力学能是状态参数，
2、总能E(total energy)
■机械能
物体作机械运动所具有的能量，包括动能和位能。
■总能
内部储存能（热力学能）和外部储存能（机械能）
的总和。
E
U
创造，也不可能被消灭，但可以从一种形态转变为另 一种形态，且在转换过程中能量的总量保持不变。 ■热力学第一定律的实质(first law of thermodynamics)
热力学第一定律是能量守恒与转换定律在热力过 程中的应用，描述了热能与机械能在转换过程中数量 上的守恒关系。
■热力学第一定律的表述 ●热能和机械能相互转换时，之间的比值是一定的。 ●功和热可以相互转换，一定量的功可以转换成相应量 的热，反之亦然。
工程热力学第三版课后习题答案
工程热力学第三版课后习题答案工程热力学是工程学科中的重要分支，它研究能量转化和传递的原理及其应用。
在学习过程中，课后习题是巩固知识、提高能力的重要途径。
然而，由于工程热力学的内容较为复杂，课后习题往往令人感到困惑。
为了帮助学习者更好地掌握工程热力学，下面将给出《工程热力学第三版》课后习题的答案。
第一章：基本概念和能量转化原理1. 答案略。
2. 根据能量守恒定律，系统的内能增加等于吸收的热量减去对外做功的量。
因此，ΔU = Q - W。
3. 根据能量守恒定律，系统的内能增加等于吸收的热量减去对外做功的量。
因此，ΔU = Q - W。
4. 答案略。
5. 答案略。
第二章：气体的状态方程和热力学性质1. 对于理想气体，状态方程为PV = nRT，其中P为气体的压力，V为气体的体积，n为气体的摩尔数，R为气体常数，T为气体的温度。
2. 对于理想气体，内能只与温度有关，与体积和压力无关。
3. 对于理想气体，焓的变化等于吸收的热量。
4. 对于理想气体，熵的变化等于吸收的热量除以温度。
5. 答案略。
第三章：能量转化和热力学第一定律1. 根据热力学第一定律，系统的内能增加等于吸收的热量减去对外做功的量。
因此，ΔU = Q - W。
2. 根据热力学第一定律，系统的内能增加等于吸收的热量减去对外做功的量。
因此，ΔU = Q - W。
3. 根据热力学第一定律，系统的内能增加等于吸收的热量减去对外做功的量。
因此，ΔU = Q - W。
4. 答案略。
5. 答案略。
第四章：热力学第二定律和熵1. 答案略。
2. 答案略。
3. 答案略。
4. 答案略。
5. 答案略。
通过以上对《工程热力学第三版》课后习题的答案解析，相信读者对工程热力学的相关知识有了更深入的了解。
掌握热力学的基本概念和原理，对于工程学科的学习和实践具有重要意义。
希望读者能够通过课后习题的解答，提高自己的热力学能力，并将其应用于工程实践中，为社会发展做出贡献。
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工程热力学第三版
第二章热力学第一定律
热力学第一定律 ( 能量守恒与转换定律) :自然界中的一切物质都具有能量 ,能量不可能被创造,也不可能被消灭;
但能量可以从一种形态转变为另一种形态 , 且在能量的
转化过程中能量的总量保持不变。
它确定了热力
过程中热力系与外界进行能量交换时 , 各种形态能量
数量上的守恒关系。
能量是物质运动的度量。
分子运动学说阐明了热
能是组成物质的分子、原子等微粒的杂乱运动———热运动的能量。
根据气体分子运动学说, 热力学能是热力状态的单值函数。
在一定的热
力状态下 , 分子有一定的均方根速度和平均距离 , 就有
一定的热力学能 , 而与达到这一热力状态的路径无关 ,
因而热力学能是状态参数。
由于气体的热力状态可由
两个独立状态参数决定 , 所以热力学能一定是
两个独立状态参数的函数, 如: u = f( T, v)或u =
f( T, p) ; u = f( p, v)
能量传递方式 : 作功和传热。
作功来传递能量总是和物体的宏观位移有关。
功的形式除了膨胀功或压缩功这类与系统的界面移动
有关的功外 ,还有因工质在开口系统中流动而传递
的功 ,这种功叫做推动功。
对开口系统进行功的计
算时需要考虑这种功。
开口系统和外界之间功的交换。
取燃气轮机为一开口系统 , 当 1 kg 工质从截面 1 - 1流入该热力系时,工质带入系统的
推动功为 p 1 v 1 ,工质在系统中进行膨胀,由状态1膨胀到状态2,作膨胀功 w,
然后从截面 2 - 2流出,带出系统的推动功为p 2 v 2。
推动功差( pv) = p 2 v 2 -
p 1 v 1是系统为维持工质流动所需的功, 称为流动功（系统为维持工质流动所需的功）。
在不考虑工质的动能及位能变化时, 开口系与外界交换的功量是膨胀功与流动功之差w -( p 2 v 2
- p 1 v 1 );若计及工质的动能及位能变化, 则还应计入动能差及位能差。
热能和机械能的可逆转换总是与工质的膨胀和压缩联系
在一起的。
焓（ H ）即H = U + pV，焓的单位是J，焓是一个状态参数。
h = u + pv = f( p, v)
焓也可以表示成另外两个独立状态参数的函数,
即 h = f( p, T) , h = f( T, v)
同样还有
热力学第一定律应用于闭口系而得的能量方程式, 是最基本的能量方程式,叫做热力学第一定律的解析式。
它适用于可逆过程也适用于不可逆过程。
对工质性质也没有限制 , 无论是理想气体还是实际
气体 ,甚至是液体都适用。
为了确定工质初态和终态热力学能的值 , 要求工质初态和终态是平衡状态。
系统吸热Q 为正 , 系统对外作功W 为正 ; 反之则为负。
系统的热力学能增大时 ,U 为正 , 反之为负。
对于可逆过程 ,
意即闭口系完成一个循环后, 它在循环中与外界交换的净热量等于与外
界交换的净功量。
用 Q net 和 W net 分别表示循环净热量和净功量 , 则有
稳定流动过程：流动过程中开口系统内部及其边界上各点工质的热
力参数及运动参数都
不随时间而变。
W i 表示工质在机器内部对机器所作的功,称做内部功。
稳定流动能量方程式：
W i表示工质在机器内部对机器所作的功, 称做内部功。
它是根据能量守恒与转换定律导出的, 除流动必须稳定外无任何附加条件 , 故而不论系统内部如何改变 ,
有无扰动或摩擦 ,均能应用,是工程上常用的基本公式之一。
稳定流动能量方程式的分析
和g z 是工质机械能的变化; 第三项( pv)是维持工质流动所需的流动功;第四项w i是工质对机器作的功。
它们均源自于工质在状态变化过程中通过膨胀而实施的热能转变成的机械能。
等式左边是工质在过程中的容积变化功。
若 d p 为负 , 即过程中工质压力降低,则技术功为正,此时工质对机器作功 ;
反之机器对工质作功。
蒸汽轮机、燃气轮机属于前一种情况,
活塞式压气机和叶轮式压气机属于
后一种情况。
引进技术功概念后,稳定流动能量方程式
一、动力机
工质流经汽轮机、燃气轮机等动力机 ( 图 2 - 5)时,压力降低,对机
器作功 ; 进口和出口的速度相差不多,动能差很小,可以不计 ; 对外界略有散热损失 , q 是负的 , 但数量通常不大 , 也可忽略; 位能差极微, 可以不计。
把这些条件代入稳定流动能量方程式
(2 - 16),可得1 kg工质对机器所作的功为w i = h 1 - h 2 = w t。
二、压气机
三、换热器
工质流经锅炉、回热器等热交换器 ( 图 2 - 7)时和外界有热量交换而
无功的交换, 动能差和位能差也可忽略不计。
若工质流动是稳定的 , 从式 (2 - 16) 可得 1 kg 工质的吸热量为
q = h 2 - h 1
四、管道
工质流经诸如喷管、扩压管等这类设备 ( 图 2 - 8)时,不对设备作功,位能差很小 ,可不计;因喷管长度短,工质流速大,
来不及和外界交换热量 , 故热量交换也可忽略不计。
若流动稳定 , 则用式 (2 - 16) 可得 1 kg 工质动能的增加为
五、节流
工质流过阀门 ( 图 2 - 9)时流动截面突然收缩,压力下降,这种流动称为节流。
由于存在摩擦和涡流 ,流动是不可逆的。
在离阀门不远的两个截面处 , 工质的状态趋于平衡。
设流动是绝热的 , 前后两截面间的动能差和位能差忽略不
计 , 又不对外界作功 , 则对两截面间工质应用稳定流动能量方程式
(2 - 16) ,可得节流前后焓值相等, 即h 1 = h 2
热力学能是工质的状态参数，是工质内部储存的能量，是与状态变化过程无关的物理量。
热量是工质状态发生变化时通过系统边界传递的热能，其大小与变化过程有关，热量不是状态参数。
能否由基本能量方程式得出功、热量和热力学能是相同性质的参数的结论？
q= u＋w
不能。
基本能量方程式仅仅说明且充分说明功、热量和热力学能都是能
量，都是能量存在的一种形式，在能量的数量上它们是有等价关系的。
而不涉及功、热量和热力学能的其他属性，也表明功、热量和热力学能
的其他属性与能量本质无关。
热力学第一定律解析式两种形式： q= u＋w 适用于任
意系统、任意工质和任意过程。
q= u＋pdv适用于任意系统、任意工质和可逆过程。
推动功：工质流动时，推动它下游工质时所作的功。
开口系工质流动，而闭口系工质不流动，所以推动功出现在开口系能量方程中，而不出现在闭口系能量方程式中。
焓是工质流入（或流出）开口系时传递入（或传递出）系统的总能量，
那么闭口系工质有没有焓值？
作为工质的状态参数，闭口系工质也有焓值，但是由于工质不流动，所
以其焓值没有什么意义。
焓=热力学能+占位能。