热力学复习资料全
? 1. 由于 Q 和 W 都是过程量，故其差值（Q-W ）也是过程量。 2. 任一热力循环的热效率都可以用公式η t
= 1 - T 2 计算。 T
1
3. 在水蒸汽的热力过程中可以存在又等温又等压的过程。
4. 容积比热是容积保持不变时的比热。
5. dq = dh - vdp 对于闭口系统和稳定流动开口系统的可逆过程都适用。
6. 可逆过程一定是准静态过程，而准静态过程不一定是可逆过程。
7. 流动功的大小仅取决于系统进出口的状态，而与经历的过程无关。
8. 当压力超过临界压力，温度超过临界温度，则 H 2O 处在液态。 9. 将热力系统与其发生关系的外界组成一个新系统，则该新系统必然是一孤立系统。
10. 工质稳定流经一开口系统的技术功大于容积功。
11. 工质吸热，其熵一定增加；工质放热，其熵不一定减小。
12. 在渐扩喷管中截面积增大则气流速度只能减小。
13. 无论过程是否可逆，闭口绝热系统的膨胀功总是等于初、终态的内能差。 14. 理想气体熵的计算公式由可逆过程 ?S = 2 1 d q T 得出，故只适用于可逆过程。 15. 气体的 C p 值总是大于 C v 值。
16. 温度越高则V "-V ' 的值越大。
17. 容器中气体压力不变，则容器上压力表的读数也不会变。 18. 过程量 Q 和W 只与过程特性有关。 19. 饱和湿空气中的水蒸气一定是干饱和蒸汽。
20. 一切实际过程都有熵产。 21. 焓的定义是 h = u + pv 对于闭口系统而言，因为工质没有流动，所以 ?( pv ) = 0 ，
因此， ?h = ?u + ?( pv ) = ?u 。
22. 工质经过一个不可逆循环，其 ?
ds = 0 成立。 23. 对一渐放形短管，当进口流速为超音速时，可作扩压管使用。
24. 蒸汽动力循环中冷凝器的损失最大。
25. 已知多变过程曲线上任意两点的参数值就可以确定多变指数 n 。
26.已知相同恒温热源和相同恒温冷源之间的一切热机，不论采用什么工质，它们的热
效率均相等。
27.在喷管中对提高气流速度起主要作用的是喷管通道截面的形状。
28.热能可以自发转变为机械功。
29.系统的熵不能减小，而只能不变或增加。
30.采用热电循环的目的主要在于提高热力循环的热效率。
31.所有卡诺循环的效率均相等。
32.在朗肯循环中可以不用冷凝器，而可将蒸汽直接送入锅炉以提高循环热效率。
33.系统经历一个可逆等温过程，由于温度没有变化故不能与外界交换热量。
34.闭口系统放出热量其熵必减少。
35.理想气体的内能和焓都是其温度的单值函数，因此，可以选定0℃时理想气体的内能
和焓的相对值均等于零（）
36.依定义，比热是单位量物质温度升高 1 度时所需的热量，因此，物质的比热不可为
零，或者为负值。（）
37.温度和压力相同的几种不同气体混合后，压力和温度均不变，因此，气体的状态实
际上不因混合而改变。（）
38.多变过程实际上是所有热力过程的普通概括。（）
39.迈耶公式C P-C v=R适用于任何理想气体。（）
40.气体节流后其压力下降，温度亦必然降低。（）
41.湿空气在含湿量不变的情况下被加热，其温度升高，相对湿度则降低。（）
42.一切系统均自发趋向其熵为极大值的状态。（）
43.对任何系统任何过程均有dq=dh+dw t（）
44.对任何系统均有∮q/T≤0,式中 T 为热源温度。（）
45.热能可以自发转变为机械能功。
46.系统的熵不能减少，而只能不变或增加。
47.采用热电循环的目的主要在于提高热力循环的热效率。
48.所有卡诺循环的热效率均相等。
49.温度越高则的v”-v’差值也越大。
50.容器中气体的压力不变，则容器上压力表的读数也不会变。
51.过程量 Q 和 W 只与过程式特性有关。
52.饱和湿空气中的水蒸汽一定是干饱和蒸汽。
53.将热力系统与其发生关系和外界组成一个新系统，则该系统必然是一孤立系统。
54.工质稳定流经一开口系统的技术功大于膨胀功。
55.工质吸热，其熵一定增加；工质放热，其熵不一定减少。
56.在渐扩喷管中截面积增大则气流速度只能减小。
57.热量是储存于系统中的能量，温度越高，热量越多。
58.由于 Q 和 W 都是过程量，故其差值也是过程量。
59.任一循环的热效率都可以用公式 t=1-T2/T 1 计算。
60.凡符合热力学第一定律的过程就一定能实现。
61.已知湿蒸汽的压力和温度就可确定其状态。
62.流动功的大小仅取决于系统进出口的状态，而与经历的过程无关。
63.系统经历一个可逆定温过程，由于温度没有变化，故不能与外界交换热量。
64.du=c vdT,dh=c pdT 适用于理想气体的任何过程，也适用实际气体的任何过程。
65.稳定流动能量方程不适用于有摩擦的情况。
66.对于既可以制冷又可以供热的同一套装置来说，其制冷系数越大，则其供热系数也
越大。
67.系统的平衡状态是指系统在无外界影响的条件下宏观热力性质不随时间而变化的状
态。
68.对指定的气体，范德瓦方程中的常数 A 和 B 可由该气体的临界参数求出。
69.热量是储存于系统中的能量。温度越高，热量越多。
70.由于在热工计算中也只需要求出焓的变化量，所以就可以给焓和内能规定同一（基
准态作为）零点。
71.流动功的大小仅取决于系统的进口态和出口态，而与经历的过程无关。
72.稳定流动能量方程不适用于有摩擦的情况。
73.凡符合热力学第一定律的过程就一定实现。
74.无论过程是否可逆，开口绝热系统的技术功总是等于初，终焓变化量。
75.由于绝热压缩过程不向外界散热，故在相同的进口条件和压力比条件下，绝热压缩
过程消耗的轴功最小。
76.循环的热效率越高循环的净功越大，因此，循环的净功越大热效率也越大。
77.孤立系统达到平衡时其总熵达到极大值。
78.S2-S1=∫21dQ/T，意味着工质在状态1-5状态2之间进行不可逆过程时的熵变大于可
逆过程的熵变。
79.已知湿蒸汽的压力和温度就可以确定其状态。
80.对于既可以制冷又可以供热的同一套装置来说，其制冷系数越大，则其供热系数也
越大。
81.和朗肯循环相比，抽汽回热循环热效率，但每公斤蒸汽作出的功量却减少。
82.若系统受外界影响,就不能保持平衡状态.
83.系统经历了不可逆过程,那就意味着它不可能再回复到原来的状态.
84.Cp,Cv 恒定为定值,可见气体的比热不可能为负值.
85.气体在可逆定过程中吸入的热量等于其焓增,这一结论是普遍适用的.
86.综合可逆和不可逆循环两种情况,应有∮dq/T≤0.
87.当工质的状态与周围循环介质于热力不平衡时，就会具有一定的作功能力。
88.抽（撤）汽回热的结果使汽轮机的汽耗率增大，因此，要求锅炉的受热面增大，热
耗率也增大。
89.活塞式内燃机定容加热理想循环的热效率基本上依压缩比而定，与加热量多少无关。
90.在工作条件相同的情况下，有回热的压缩空气制冷循环与无回热时比较，只是循环
的增压比小些，而制冷系数则是完全相同的。
91.过热水蒸汽的温度一定时，其焓值将随压力提高而减小.
92.存在0℃以下的水，但不存在0℃以下的水蒸汽。（）
93.温度高的物体比温度低的物体具有更多的热量。（）
94.对刚性容器的空气加热，使其温度从而20℃升高到50℃肯定是不可逆过程。（）
95.对气体加热其温度一定升高。（）
96.凡是符合热力学第一定律的过程就一定能实现。（）。
97.由于冰的熔点随着压力的升高而减小，所以在 p-t 图上，熔解曲线是向左上方倾斜
的。
98.在压气机的压气过程中，由于绝热压缩过程不向外界散热，所以在相同的进口条件
和压力比条件下，绝热压缩消耗的轴功最小。（）
99.循环的热效率越高循环的净功越大，因此，循环的净功越大循环的热效率也越大。100.熵增的过程即为不可逆过程。（）
101.对于即可以制冷又可以供热的同一套装置来说，其制冷系数越大，则其供热系数也越大。
102.三相点是三相共有的状态点，其状态参数一定，任何物质均具有相同的三相点参数。
103.理想气体既膨胀、又放热、又降温的过程是不可能实现的。（）
104.系统的平衡状态是指系统在无外界影响的条件下宏观热力性质不随时间而变化的状态。（）
105.应设法利用烟气离开锅炉时带走的热量。（）
106.工质稳定流经一开口系统的技术功大于膨胀功。（）
107.卡诺循环是理想循环，一切循环的热效率均比卡诺循环的热效率低。（）108.气体吸热后一定膨胀，内能一定增加。（）。
109.工质吸热其熵一定增加；工质放热，其熵不一定减小。（）
110.活塞式压气机采用多级压缩和级间冷却方法可以提高它的容积效率。（）111.蒸汽动力循环采用再热可以提高汽轮机的出口乏汽干度，同时提高循环的热效率。（
) + Cp ln(2 ) 只适用于 112.湿空气的相对湿度越大，空气中水蒸汽的含量就越大。（ ）
113.对于即可以制冷又可以供热的同一套装置来说，其制冷系数越大，则其供热系数也
越大。 （
114.对未饱和湿空气，其干球温度 t 、露点温度 t d 和湿球温度 t w 之间总是存在这样的关
系：t>t d >t w 。（ ）
115.理想空气制冷循环的制冷系数只取决于循环的增压比 P 2/P 1，且随其增压比的增大而
提高。（ ）
1、 测定容器中气体压力的压力表读数发生变化，一定是由于
A 有气体泄漏
B 气体热力状态发生变化
C 大气压力发生变化
D 可能是上述三者之一
2、 湿空气在大气压力及温度不变的情况下，当绝对湿度越大
（A ） 则湿空气的含湿量越大 B 则湿空气的含湿量越小
C 则湿空气的含湿量不变
D 则不能确定含湿量变大及变小
3、 准静态过程中，系统经过的所有状态都接近于
（A ） 相邻状态 B 初始状态 C 平衡状态
4、 未饱和湿空气中的 H 2O 处于——状态
A 未饱和水
B 饱和水
C 饱和蒸汽
D 过热蒸汽 5、 PV K = 常数 的关系，适用于 （A ） 一切绝热过程 B 理想气体的绝热过程 C 理想气体的可逆过程
（B ） 一切气体的可逆绝热过程
6、热力学第一定律及第二定律表明：孤立系统中的
（A ） 能量守恒 也守恒
（B ） 能量守恒 增加 C 能量守恒 减少 D 能量减少 减少
7、不同的热力过程中，气体比热的数值
（A ） 总是正值 B 可以是正值或零 C 可以是任意实数 8、熵变计算公式 ?S = Cv ln( P 2 P 1 V V 1 （A ） 一切工质的可逆过程 B 一切工质的不可逆过程
C 理想气体的可逆过程
D 理想气体的一切过程
9、压力为 0.4MPa 的气体流入 0.1MPa 的环境中，为使其在喷管中充分膨胀宜采用
（A ） 渐缩喷管 B 渐扩喷管 C 直管 D 缩放喷管 10、闭口系统中 q = ?h 适用于
) - R ln( 2 ) 只适用于 ? pdv （B ） q = C P ?T - ?
vdp （C ） q = Cv ?T + pdv （A ） 定容过程 B 定压过程 C 多变过程 D 普遍适用
11、低于 H 2O 的三相点温度（ t = 0.01 ℃）时
（A ） 不存在液态水
（B ） 水的汽化还可以发生 C 可以发生冰的升华
12、系统的总储存能为 （A ） U (B) U + PV (C) U + 1 2 mc 2 + mgz （D ） U + P V + 1 2 mc 2 + mgz 13、物质汽化过程的压力升高后，则
（A ） V’增大，V”增大 B V’增大，V”减少 C V’减少，V”增大
D V’减少，V”减少
14、卡诺定理表明：所有工作于同湿热源与同温冷源之间的一切热机的热效率
（A ） 都相等，可以采用任何循环
（B ） 不相等，以可逆热机的热效率为最高
（C ） 都相等，仅仅取决于热源和冷源的温度
（D ） 不相等，与采用的工质有关系 15、熵变计算公
式 ?S = C P ln( T 2 T 1 P P 1 （A ） 一切工质的可逆过程 B 一切工质的不可逆过程
C 理想气体的可逆过程
D 理想气体的一切过程 16、气体和蒸汽的可逆过程的能量转换关系式是 （A ） q = ?u + 2 1 2 1 17、闭口系统进行一可逆过程，其熵的变化
（A ） 总是增加
（B ） 总是减少
（C ） 可增可减也可以不变
（D ） 不变
18、过热水蒸气的干度 X
（A ） 等于 1 B 大于 1 C 小于 1 D 无意义
19、卡诺循环热效率的值只与————有关
（A ） 恒温热源与恒温冷源的温差
（B ） 恒温热源与恒温冷源的温度 （C ） 吸热过程中的吸热量 Q 1 20、物质汽化过程的压力升高后，则
（A ） V’增大，V”增大
D 每一循环的净功 W
) + R ln( 2 ) 只适用于 ? pdv （B ） ? d ( pv ) （C ） ?
pdv + p 1v 1 - p 2v 2 （B ） 汽化潜热减小 C V’增大，V”减小
21、已知空气储罐V = 900升 ，压力表读数为 0.3MPa ，温度计读数为 70?C 其质量为：
m = PV RT = 0.3 ? 1000000 ? 0.9
8314 ? 70
(单位K g ）式中错误有 （A ） 一处 B 二处 C 三处 D 四处
22、理想气体多变过程的多变指数 n 在————范围内时比热为负值
（A ） 0 < n < k （B ） 1 < n < k （C ） n < k （D ） n > k
23，水蒸气的汽化潜热随压力升高而
（A ） 减小 B 不变 C 增加 D 先增后减
24、一闭口系统经历一个不可逆过程，系统做功 15KJ ，放热 5KJ ，则系统熵的变化是
（A ） 正值 B 负值 C 零值 D 可正可负
25、热机从热源取热 1000KJ ,对外作功 1000KJ ，其结果是
（A ） 违反热力学第一定律 B 违反热力学第二定律
C 违反热力学第一定律及第二定律
D 不违反热力学第一定律及第二定律 26、熵变计算公式 ?S = Cv ln(
T 2 T 1 V V 1
（A ） 一切工质的可逆过程 B 一切工质的不可逆过程
（B ） C 理想气体的可逆过程 D 理想气体的一切过程
27、工质熵的增加，意味着工质的 （A ） Q > 0 (B) Q < 0 (C) Q = 0 (D)不一定
28、熵变计算公式 ?S = Q T
只适用于 A 一切工质的可逆过程 B 一切工质的不可逆过程 C 理想气体的可逆过程 D 理想气体的一 切过程 29、压气机压缩气体所耗理论轴功为 （A ） 2 1 2 2 1 1 30、系统从温度为 300K 的热源中吸热 6000J ,熵的变化为 25 J K ,则改过程是——— —的
A 可逆
B 不可逆
C 不可能
D 可逆或不可逆
31，湿空气经定温膨胀过程后其内能变化
（A）?u=0B?u>0C?u<0D?u<0或?u>0
?
32、 q = ?u + 2 1 pdv 只适用于 （A ） 可逆热力过程 B 一切热力过程
（B ） C 理想气体的一切热力过程 D 理想气体的可逆过程
33、系统如进行定温定压过程，则系统的自由焓变化 （A ） ≤ 0 （B ） ≥ 0 （C ） = 0 （D ） > 0
34、稳定流动工质向具有可移动活塞的绝热气缸充气，如在充气过程中，气缸内气体的 压力保持不变并对外作功，则充气过程中温度
（A ） 升高 B 不变 C 降低 D 不能确定
35、饱和空气具有下列关系 （A ） t > t w > t d （B ） t > t d > t w (C) t = t d = t w
(D) t w = t d < t ( t ：干球温度， t d ：露点， t w ：湿球温度)
36、范得瓦尔方程中的常数 a 及 b 决定于 A 临界参数 P c 、T C 、V c
B 临界参数 P
C 、T C C 状态参数 P 、V 、T D
( ?P ?V )Tc = 0及（ ?P ?y )Tc = 0 37、一个橡皮气球在太阳下被照晒，气球在吸热过程中膨胀，气球内的压力正比于气球
的容积，则气球内的气体进行的是
（A ） 定压过程 B 多变过程 C 定温过程 D 定容过程 38、闭口系统功的计 w = u 1 - u 2 算式
（A ） 适用于可逆与不可逆的绝热过程 B 只适用于绝热自由膨胀过程
（B ） C 只适用于理想气体的绝热过程 D 只适用于可逆绝热过程
39、公式 dh=δq+vdp 适用于（ ）
A 理想气体的可逆过程
B 闭口系统和稳态稳流系统任何工质的可逆过程
C 任何工质的任何过程
D 稳态稳流系统任何工质的任何过程
2、系统在可逆过程中与外界交换的热量，其大小决定于（ ）。
A 系统的初终状态
B 系统所经历的路程
C 系统的初终态及所经历的路程
D 系统熵的变化 3、 热机从温度为 1000K 的高温热源取热 1000kJ ，向温度为 400K 的低温热源放热，并对
外做了 700kJ 的功，此循环( )。
A 不能实现
B 可以实现
C 能实现 C 无法判断
4、系统中工质的储存能为（）。
A E=U
B E=U+PV
C E=U+0.5mc2+mgz
D E=U+PV+0.5mc2+mgz
5、闭口系统进行一可逆过程，其熵的变化（）。
A 总是增加B总是减少 C 不变D可增可减也可以不变
6、工质进行了一个吸热、升温、压力下降的多变过程，则多变指数 n 的范围是（
）。
A n>k
B 1 7、已知某气体在0℃与1000℃温度范围内的平均定压质量比热C pm1000=1.108kJ/kg.k, 在0℃与100℃温度范围内的平均定压质量比热为C pm 0 =1.012KJ/kg.k,那么该气体在 100℃与1000℃温度范围内的平均定压质量比热C pm 100 100 ()。 A 2.1200KJ/kg.k B 1.0600KJ/kg.k C 1.1187KJ/kg.k D 1.1272KJ/kg.k 8、卡诺定理表明，所有工作于同温热源与同温冷源之间的一切热机效率（）。 A 都相等，与所采用的工质无关 B 不一定相等，以可逆热机的热效率为最高 C 均相等，仅取决于热源与冷源的温度 D 不相等，与所采用的工质有关 9、干度 x 对过热蒸汽来说是（）。 A 等于 1 B 小于 1 C 大于 1 D 无意义 10、提高热机理论循环热效率的根本途径在于（）。 A 增加循环的净功量 B 附加回热装置减少燃料的消耗量 C 减少摩擦及传热温差 等不可逆因素造成的损失D提高工质平均吸热温度和降低工质平均放热温度 11、H2O在低于其三相点压力611.2Pa时（）。 A不存在液态水B水的汽化还可以发生 C不存在水蒸气 D不可以发生冰的升华 12、已知湿空气的状态参数 t 和相对湿度Φ，则（）湿空气的状态。 A 可以确定 B 尚需大气压力 B 才能确定 C沿需含湿量d才能确定D尚需湿球温度t w才能确定 13、压力为 0.5Mpa 的空气流入 0.1Mpa 的环境中,为使其在喷管中充分膨胀宜采用（ Vdp ）。 A 渐缩喷管 B 渐扩喷管 C 直管 D 缩放喷管 1、pv=RT 描写了（ ）的变化规律。 A 系统的初终状态 B 理想气体的任意热力状态 C 理想气体热力平衡状态 D 任何气 体任意热力状态 2、系统在可逆过程中与外界交换的热量，其大小决定于（ ）。 A 系统的初终状态 B 系统所经历的路程 C 系统的初终态及所经历的路程 D 系统熵的变化 3、q=Δh+0.5(c 22-c 12)+g(z 2-z 1)+w S 适用于( )。 A 开口系统的一切热力过程 B 稳定流动的可逆过程 C 理想气体的稳定流动过程 D 稳定流动的可逆与不可逆过程 4、系统中工质的储存能为（ ）。 A E=U B E=U+PV C E =U+0.5mc 2+mgz D E=U+PV+0.5mc 2+mgz 在稳定流动过程中，系统与外界交换的轴功 W S 等于（ ）。 A 膨胀功加流动功 B 技术功 C - D W t -0.5(c 22-c 12)-g(z 2-z 1) 多变过程中工质的比热为负值，说明多变指数 n 的范围是（ ）。 A n > k B 1 < n < k C n < k D n < 0 1.已知某气体在 0℃到 1000℃范围的平均定压质量比热 Cp=1.116kJ/kg.k,在 0℃到 100℃ 范围的平均定压质量定压比热为 1.012KJ/kg.k,那么该气体在 100℃到 1000℃范围的平均 定压质量比热等于( )。 A 1.1276KJ/kg.k B 1.060KJ/kg.k C 1.1187KJ/kg.k D 1.1178KJ/kg.k 2.湿空气在总压力不变，干球温度不变的情况下，湿球温度愈低，其含湿量（ ）。 A) 愈小 B 愈大 C 不变 D 无法判断 3.提高热机理论循环热效率的根本途径在于（ ）。 A 增加循环的净功量 B 附加回热装置减少燃料的消耗量 C 减少摩擦及传热温差等不可 逆因素造成的损失 D 提高工质平均吸热温度和降低工质平均放热温度 4.100℃的水和 15℃的水绝热混合，此热力过程（ ）。 A)是可逆的 B 是不可逆的 C 可以是可逆的 D 无法判断 5.闭口系统从热源取热 6000kJ，系统的熵增加 20kJ/K，如系统在吸热过程中温度 400K，那么这一过程一定是（）。 A)可逆的 B 不能实现的 C 不可逆的 D 无法判断 B)填充（每小题 2 分） 1.热力学第二定律的实质是。 2.实现可逆过程的条件是。 3.焓的定义式为;熵的定义式为。 4.多级压缩及中间级冷却的优点是。 5.气体绝热节流后其压力，焓，比容，温度 6. 学第二定律看，以方案最好，理由是。 7.相对实际气体，理想气体有哪些特性：。 8.理想气体混合物各组成气体的容积成分和分子量分别为 ri 和 Mi，则其平均分子量 M 的计算式可以写成。 9.理想气体在可逆定温过程中的膨胀功为；技术 功为。 10.卡诺循环热效率的计算公式为η =，逆卡诺循环的制冷 t,c 系数的计算公式为，供热系数的计算公式为， 11.写出热力学第一定律的数学表达式为（1），（2） ，热力学第二定律的数学表达式为。 12.比焓 h 的定义是[kJ]，其中P的单位是 ，V 的单位是。 13.Cp和Cv分别表示理想气体的定压和定容的定值比热，则Cp-Cv= ，Cp Cv=。 14.?h=Cp?t对于理想气体适用于热力过程，对于 实际气体适用于热力过程。 15.分压力 Pi 的定义是，分容积 Vi 的定义是。 16. 2 标准立方米空气从100℃定压加热到600℃时的吸热量为 。（空气Cp=1.004kJ kgk,M=28.97kg kmol） 17.当孤立系统中进行一不可逆过程，会产生哪些结果 。 18.气体常数 R 与气体种类，与所处状态，通用气体常数与气体 种类，与所处状态，其数值和单位为。 19.当湿空气的相对湿度?<100％时，干球温度t，湿球温度tw和露点温度td的大小 关系为，当?=100％时，为 。 20.减少压气机耗功的方法有。 一、计算题 1．画出蒸汽压缩制冷循环的工作原理图，T-S图和lnP-h图并写出q1、q2、w net和制冷系数的计算公式。 2．画出背压式热电循环的工作原理图，T-S 图并说明其优点。 3．画出朗肯循环的工作原理图，T-S图并写出q1、q2、w net和效率的计算公式。 4．画出一次再热循环的工作原理图，T-S图并写出q1、q2、w net和效率的计算公式。5．画出一次回热循环的工作原理图，T-S 图并说明其优点。 6．压力为 0.008MPa,X=0.8 的蒸汽以 100m/s 的速度进入冷凝器，蒸汽冷凝为饱和水后离开冷凝器，流出时速度是 10m/s，问 1kg 蒸汽在冷凝器中放出的热量以及熵的变化。 当时 P=0.008MPa 时，h’=174KJ/kg,h”=2577KJ/kg, s’=0.5926KJ/kg.K,s” =8.2289KJ/kg.K。 7．空气在气缸中被压缩，由P1=0.1MPa，t1=30o C经多变过程到达P2=0.5MPa，如多变指 数 n=1.2，在压缩过程中放出的热量全部为环境所吸收，环境温度 To=300k。如压缩1kg 空气，求： a)压缩过程所耗的功W V b）空气放出的热量q空气c）空气的熵变化? s空气 d）环境的熵变化?s环境e）由环境与空气所组成的孤立系统的熵变化 s isolated。 8．有一渐缩喷管进口压力为 0.6 MPa，温度为 1200K，工质是空气，背压是 0.1MPa，最小截面的面积是 0.01m2，求出口的流速、压力、温度，以及流量。βcr= 0.528 9．画出背压式热电循环的工作原理图，T-S 图并说明其优点。 10．画出朗肯循环的工作原理图，T-S图并写出q1、q2、w net和效率的计算公式。 11．画出一次再热循环的工作原理图，T-S图并写出q1、q2、w net和效率的计算公式。12．画出一次回热循环的工作原理图，T-S 图并说明其优点。 理想气体的内能和焓都是其温度的单值函数，因此，可以选定0℃时理想气体的内能 和焓的相对值均等于零（） 依定义，比热是单位量物质温度升高 1 度时所需的热量，因此，物质的比热不可为 零，或者为负值。（） 温度和压力相同的几种不同气体混合后，压力和温度均不变，因此，气体的状态实 际上不因混合而改变。（） 多变过程实际上是所有热力过程的普通概括。（） 迈耶公式 C P-C v=R 适用于任何理想气体。（） 气体节流后其压力下降，温度亦必然降低。（） 湿空气在含湿量不变的情况下被加热，其温度升高，相对湿度则降低。（） 一切系统均自发趋向其熵为极大值的状态。（） 对任何系统任何过程均有dq=dh+dw t（） 对任何系统均有∮q/T≤0,式中 T 为热源温度。（） 概 念 部 分 汇 总 复 习 第一章 热力学的基本规律 1、热力学与统计物理学所研究的对象：由大量微观粒子组成的宏观物质系统 其中所要研究的系统可分为三类 孤立系：与其他物体既没有物质交换也没有能量交换的系统； 闭系：与外界有能量交换但没有物质交换的系统； 开系：与外界既有能量交换又有物质交换的系统。 2、热力学系统平衡状态的四种参量：几何参量、力学参量、化学参量和电磁参量。 3、一个物理性质均匀的热力学系统称为一个相；根据相的数量，可以分为单相系和复相系。 4、热平衡定律(热力学第零定律）：如果两个物体各自与第三个物体达到热平衡，它们彼此也处在热平衡. 5、符合玻意耳定律、阿氏定律和理想气体温标的气体称为理想气体。 6、范德瓦尔斯方程是考虑了气体分子之间的相互作用力（排斥力和吸引力）,对理想气体状态方程作了修正之后的实际气体的物态方程。 7、准静态过程：过程由无限靠近的平衡态组成，过程进行的每一步，系统都处于平衡态。 8、准静态过程外界对气体所作的功：，外界对气体所作的功是个过程量。 9、绝热过程：系统状态的变化完全是机械作用或电磁作用的结果而没有受到其他影响。绝热过程中内能U 是一个态函数： A B U U W -= 10、热力学第一定律（即能量守恒定律）表述：任何形式的能量，既不能消灭也不能创造，只能从一种形 式转换成另一种形式，在转换过程中能量的总量保持恒定；热力学表达式：Q W U U A B +=-；微分 形式：W Q U d d d += 11、态函数焓H ：pV U H +=，等压过程：V p U H ?+?=?，与热力学第一定律的公式一比较 即得：等压过程系统从外界吸收的热量等于态函数焓的增加量。 12、焦耳定律：气体的内能只是温度的函数，与体积无关，即)(T U U =。 13．定压热容比：p p T H C ??? ????=；定容热容比：V V T U C ??? ????= 公式：nR C C V p =- 14、绝热过程的状态方程： const =γpV ；const =γ TV ； const 1 =-γ γT p 。 15、卡诺循环过程由两个等温过程和两个绝热过程组成。正循环为卡诺热机，效率2 11T T - =η，逆循环 为卡诺制冷机，效率为2 11T T T -= η （只能用于卡诺热机）。 16、热力学第二定律：克劳修斯表述：不可能把热量从低温物体传到高温物体 而不引起其他变化（表明热传导过程是不可逆的）； 开尔文（汤姆孙）表述：不可能从单一热源吸收热量使之完全变成有用的功而不引起其他变化（表明功变热的过程是不可逆的）； 另一种开氏表述：第二类永动机不可能造成的。 17、无摩擦的准静态过程是可逆过程。 18、卡诺定理：所有工作于两个一定温度T 1与T 2之间的热机，以可逆机的效率为最高。并且所有的可逆机 的效率η都相等21 1T T - =η ，与工作物质无关，只与热源温度有关。 19、热机的效率：1 21Q Q -=η，Q 1为热机从高温热源吸收的热量，Q 2 为热机在低温热源放出的热量。 20、克劳修斯等式与不等式：02 211≤+T Q T Q 。 21、可逆热力学过程0=?T dQ ，不可逆热力学过程0 工程热力学公式大全 1.梅耶公式: R c c v p =- R c c v p 0''ρ=- 0R MR Mc Mc v p ==- 2.比热比: v p v p v p Mc Mc c c c c ===''κ 1-= κκR c v 1 -=κnR c p 外储存能: 1． 宏观动能: 221mc E k = 2． 重力位能: mgz E p = 式中 g —重力加速度。 系统总储存能: 1.p k E E U E ++= 或mgz mc U E ++ =221 2.gz c u e ++=22 1 3.U E = 或u e =(没有宏观运动,并且高度为零) 热力学能变化: 1.dT c du v =,?=?2 1dT c u v 适用于理想气体一切过程或者实际气体定容过程 2.)(12T T c u v -=? 适用于理想气体一切过程或者实际气体定容过程(用定值比热计算) 3.102000121221t c t c dt c dt c dt c u t vm t vm t v t v t t v ?-?=-==???? 适用于理想气体一切过程或者实际气体定容过程(用平均比热计算) 4.把()T f c v =的经验公式代入?=?2 1dT c u v 积分。 适用于理想气体一切过程或者实际气体定容过程(用真实比热公式计算) 5.∑∑====+++=n i i i n i i n u m U U U U U 1121 由理想气体组成的混合气体的热力学能等于各组成气体热力学能之与,各组成气体热力学能又可表示为单位质量热力学能与其质量的乘积。 6.?-=?21pdv q u 适用于任何工质,可逆过程。 7.q u =? 适用于任何工质,可逆定容过程 8.?=?21pdv u 适用于任何工质,可逆绝热过程。 9.0=?U 适用于闭口系统任何工质绝热、对外不作功的热力过程等热力学能或理想气体定温过程。 10.W Q U -=? 适用于mkg 质量工质,开口、闭口,任何工质,可逆、不可逆过程。 11、w q u -=? 适用于1kg 质量工质,开口、闭口,任何工质,可逆、不可逆过程 12、pdv q du -=δ 适用于微元,任何工质可逆过程 13.pv h u ?-?=? 热力学能的变化等于焓的变化与流动功的差值。 焓的变化: 1.pV U H += 适用于m 千克工质 2.pv u h += 适用于1千克工质 3.()T f RT u h =+= 工 程 热 力 学 论 文 姓名： 学号：1011011014 序号：05 太阳能热发电热力分析 摘要：从热力学角度出发，研究了太阳能热气流在集热棚、烟囱及风力透平机组内的能 量转换过程，建立了无能量损失的理想热力过程，以及包含各种能量损失的实际热力过程模型．鉴于太阳能热气流发电站的大尺寸特征，采用了一维假设建立了集热棚内热气流的传热模型，采用龙格一库塔方法对温度方程进行数值求解．最后对一个100研级的太阳能热气流发电站进行了试算．其主要参数为集热棚直径3600m，烟囱高950m，设计功率1001,研．给出了该电站的风力透平轴功率随质量流量和太阳能吸收强度的变化规律，集热棚内的温升曲线，以及风力透平机的设计参数． 关键词：太阳能热发电；集热棚；热力分析；轴功率 现状综诉：太阳能是太阳内部连续不断的核聚变反应过程中所产生的能量。据测算,太 阳每秒照于地球上的能量相当于500万t煤。可以说,太阳能就是人类“用之不竭”的可再生能源。根据有关预测，21世纪的全球能源结构将发生重大变化，太阳能和其它可再生能源将替代石油和煤炭，逐渐成为世界能源的主角。到2050年，太阳能、风能和生物质能在各种一次能源构成中所占的比例将高达50％，远高于石油（0％或甚微）、天然气（13％）、煤（20％）、核能（10％），水电（5％）和其它（2％）。 太阳能热发电技术是具有较强竞争力的可再生能源发电技术。太阳能集热器把收集到的太阳辐射能发送至接收器产生热空气或热蒸汽，用传统的电力循环来产生电能，发电运行成本低，并可以与化石燃料形成混合发电系统。太阳能热发电无噪音,无污染,无需燃料,不受地域限制,规模大小灵活,故障率低,建站周期短，这些优势都是用其它能源发电所无法比拟的，对中国等太阳能资源丰富的国家来说是一个很大的机遇。 太阳能热发电技术综合性很强，涉及太阳能利用、储能、新型材料技术、高效汽轮机技术和自动控制系统等问题，不少发达国家已投人大量人力和物力。经过近40年的研究，太阳能热力发电装置的单机容量已从千瓦级发展到了兆瓦级，目前世界上已有几十座MW级的太阳能热电站投入运行。许多科学家纷纷预测，至2l世纪初中期，太阳能热发电的电价极有可能降到与化石能源电价相同的水平。我国学者潘垣等(2003)近年来致力于太阳能热气流技术的研究和推广，对我国太阳能资源分布状况、技术及经济性分析进行了广泛的调研，认为在本世纪，大规模太阳能热气流发电技术与核聚变发电技术，．是使我国从根本上摆脱能源资源“瓶颈”约束的两个重要途径。代彦军(2003)对宁夏地区发展太阳能热气流发电技术进行了理论探索。 原理简述： 本文利用理论及数值方法，对太阳能热气流发电技术的理想及实际热力过程进行分析，考虑了风力透平中的能量损失和烟囱流动损失对系统性能的影响。由于太阳能热气流发电系统具有超大几何尺寸，采用一维换热假设对系统内的传热过程进行建模，所建立的方程 热一定律总结 一、 通用公式 ΔU = Q + W 绝热： Q = 0，ΔU = W 恒容(W ’=0)：W = 0，ΔU = Q V 恒压(W ’=0)：W =-p ΔV =-Δ(pV )，ΔU = Q -Δ(pV ) → ΔH = Q p 恒容+绝热(W ’=0) ：ΔU = 0 恒压+绝热(W ’=0) ：ΔH = 0 焓的定义式：H = U + pV → ΔH = ΔU + Δ(pV ) 典型例题：3.11思考题第3题，第4题。 二、 理想气体的单纯pVT 变化 恒温：ΔU = ΔH = 0 变温： 或 或 如恒容，ΔU = Q ，否则不一定相等。如恒压，ΔH = Q ，否则不一定相等。 C p , m – C V , m = R 双原子理想气体：C p , m = 7R /2, C V , m = 5R /2 单原子理想气体：C p , m = 5R /2, C V , m = 3R /2 典型例题：3.18思考题第2,3,4题 书2.18、2.19 三、 凝聚态物质的ΔU 和ΔH 只和温度有关 或 典型例题：书2.15 ΔU = n C V , m d T T 2 T 1 ∫ ΔH = n C p, m d T T 2 T 1 ∫ ΔU = nC V , m (T 2-T 1) ΔH = nC p, m (T 2-T 1) ΔU ≈ ΔH = n C p, m d T T 2 T 1 ∫ ΔU ≈ ΔH = nC p, m (T 2-T 1) 四、可逆相变（一定温度T 和对应的p 下的相变，是恒压过程） ΔU ≈ ΔH –ΔnRT (Δn ：气体摩尔数的变化量。如凝聚态物质之间相变，如熔化、凝固、转晶等，则Δn = 0，ΔU ≈ ΔH 。 101.325 kPa 及其对应温度下的相变可以查表。 其它温度下的相变要设计状态函数 不管是理想气体或凝聚态物质，ΔH 1和ΔH 3均仅为温度的函数，可以直接用C p,m 计算。 或 典型例题：3.18作业题第3题 五、化学反应焓的计算 其他温度：状态函数法 Δ H m (T ) = ΔH 1 +Δ H m (T 0) + ΔH 3 α β β α Δ H m (T ) α β ΔH 1 ΔH 3 Δ H m (T 0) α β 可逆相变 298.15 K: ΔH = Q p = n Δ H m α β Δr H m ? =Δf H ?(生) – Δf H ?(反) = y Δf H m ?(Y) + z Δf H m ?(Z) – a Δf H m ?(A) – b Δf H m ?(B) Δr H m ? =Δc H ?(反) – Δc H ?(生) = a Δc H m ?(A) + b Δc H m ?(B) –y Δc H m ?(Y) – z Δc H m ?(Z) ΔH = nC p, m (T 2-T 1) ΔH = n C p, m d T T 2 T 1 ∫ 工程热力学大总结 ' … 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。 【工程热力学讲义大全】 绪论 问题：本课程是什么？干什么？有什么特点？ 一、能源和动力工程 1、能源：人类赖以生存和发展的物质资源称为能源。人们的衣、 食、住、行，时时处处都离不开能源。从某个角度来讲，人类的发展史就是开发和利用能源的历史。而开发和利用能源的先进程度是社会进步的标志。 2、能源的利用：能源的利用方式可分为两种，一是直接利用，即将 自然界的能源不经过形态转换而利用。如晒太阳、风车、水车等。 自然界现有形态的能源称为一次能源。二是间接利用，将一次能源经过形态转换再利用。如火力发电、发动机等。这样的能源称为二次能源。在能源利用的发展史中，先是一次利用，后来发展二次利用，电能的优点是众所周知的。从节能和环保的观点出发，能源一次利用方式并非落后和将被淘汰，应当发展。 3、动力工程：由热能转换为机械能的装置称为热机，所有热机（蒸 汽机、内燃机、蒸汽动力装置等）称为动力工程。 二、工程热力学 1、主要内容：基本概念；基本理论；基本工质；热力过程；热力循 环。工程热力学是研究热功转换及其规律的科学。早期是随着热机而诞生的，如今应用已很广，包括热机、制冷、空调、化工等众多领域。 2、研究方法：宏观方法（宏观定义、宏观定律、宏观参数）与合理 抽象、简化手段相结合。 3、特点：用少量的宏观基本定律演绎出丰富的内容，具有应用的广 泛性和结论的准确性。 三、几个问题： 1、能量和能源一样吗？ 2、能量守恒吗？什么是节能？如何节能？节能的标准是什么？ 第一章 基本概念 工程热力学的概念较多，要注意理解。本章先介绍一些基本概念。 1— 1工质和热力系 一、 工质 1、 定义：实现热功转换的媒介物质。 2、 举例： *工质的物理特性：流体（气体和液体）、大热容、变比容。 *工质可分为两大类，气体和蒸汽。气体工质一般作为理想气体处理。 二、 热力系 1、定义：热力学分析和研究的对象或范围。例： 媒介 热 功 工质 第一章 化学热力学基础 公式总结 1.体积功 We = －Pe △V 2．热力学第一定律的数学表达式 △U = Q + W 3．n mol 理想气体的定温膨胀过程 .定温可逆时： Wmax=-Wmin= 4.焓定义式 H = U + PV 在封闭体系中，W ′= 0，体系发生一定容过程 Qv = △U 在封闭体系中，W ′= 0，体系发生一定压过程 Qp = H2 – H1 = △H 5.摩尔热容 Cm ( J·K-1·mol-1 ): 定容热容 CV （适用条件 :封闭体系、无相变、无化学变化、 W ′=0 定容过程 适用对象 : 任意的气体、液体、固体物质 ） 定压热容 Cp ?=?2 1 ,T T m p dT nC H （适用条件 :封闭体系、无相变、无化学变化、 W ′=0 的定压过程 适用对象 : 任意的气体、液体、固体物质 ） 单原子理想气体： Cv,m = 1.5R , Cp,m = 2.5R 双原子理想气体： Cv,m = 2.5R , Cp,m = 3.5R 多原子理想气体： Cv,m = 3R , Cp,m = 4R 1 221ln ln P P nRT V V nRT =n C C m = ?=?2 1 ,T T m V dT nC U Cp,m = Cv,m + R 6.理想气体热力学过程ΔU 、ΔH 、Q 、W 和ΔS 的总结 7.定义:△fHm θ(kJ·mol-1)-- 标准摩尔生成焓 △H —焓变； △rHm —反应的摩尔焓变 △rHm θ—298K 时反应的标准摩尔焓变； △fHm θ(B)—298K 时物质B 的标准摩尔生成焓； △cHm θ(B) —298K 时物质B 的标准摩尔燃烧焓。 8.热效应的计算 由物质的标准摩尔生成焓计算反应的标准摩尔焓变 △rH θm = ∑νB △fH θm ,B 由物质的标准摩尔燃烧焓计算反应的标准摩尔焓变 △rH θm = -∑νB △cH θm ,B 9.Kirchhoff （基尔霍夫） 方程 △rHm (T2) = △rHm (T1) + 如果 ΔCp 为常数，则 △rHm (T2) = △rHm (T1) + △Cp ( T2 - T1) 10.热机的效率为 对于卡诺热机 12 11Q Q Q Q W R +=- =η dT C p T T ? ?2 1 1 2 1211Q Q Q Q Q Q W +=+=-=η121T T T -= 知识点热力学与料热力学部分 ————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期： 热力学与材料热力学部分 热力学：用能量转化和守恒的观点来研究物质热运动的客观规律；以实验事实为基础，总结研究系统状态变化过程中的功能转化和热力学过程的方向性问题。 热力学研究能(energy)和能的转变(transformations)规律 材料研究的每个过程离不开热力学 1、材料服役性能 2、材料制备 3、材料微观组织 材料热力学是热力学基本原理在材料设计、制备与使用过程中的应用。 材料热力学是材料科学的重要基础之一。 材料学的核心问题是求得材料成分－组织结构－各种性能之间的关系。问题的前半部分，即材料成分－组织结构的关系要服从一个基本的科学规则，这个基本规则就是材料热力学。在材料的研究逐渐由“尝试法”走向“定量设计”的今天，材料热力学的学习尤其显得重要。 材料热力学是经典热力学和统计热力学理论在材料研究方面的应用，其目的在与揭示材料中的相和组织的形成规律。固态材料中的熔化与凝固以及各类固态相变、相平衡关系和相平衡成分的确定、结构上的物理和化学有序性以及各类晶体缺陷的形成条件等是其主要研究对象。 现代材料科学发展的主要特征之一是对材料的微观层次认识不断进步。利用场离子显微镜和高分辨电子显微镜把这一认识推进到了纳米和小于纳米的层次，已经可以直接观察到从位错形态直至原子实际排列的微观形态。这些成就可能给人们造成一种误解，以为只有在微观尺度上对材料的直接分析才是深刻把握材料组织结构形成规律的最主要内容和最主要途径；以为对那些熵、焓、自有能、活度等抽象概念不再需要更多的加以注意。其实不然，不仅热力学的主要长处在于它的抽象性和演绎性，而且现代材料科学的每一次进步和发展都一直受到经典热力学和统计热力学的支撑和帮助。材料热力学的形成和发展正是材料科学走向成熟的标志之一。工业技术的进步在拉动材料热力学的发展，而材料热力学的发展又在为下一个技术进步准备基础和条件。 材料热力学是热力学理论在材料研究、材料生产活动中的应用。因此这是一门与实践关系十分密切的科学。学习这门课程，不能满足于理解书中的内容，而应当多进行一些对实际材料问题的分析与计算，开始可以是一些简单的、甚至是别人已经解决的问题，然后由易渐难，循序渐进。通过不断的实际分析与计算，增进对热力学理论的理解，加深对热力学的兴趣，进而有自己的心得和成绩。 热力学最基本概念： 1、焓变 enthalpy 化工热力学（第三版）公式知识总结 vdW 方程 p =RT V?b ?a V 2 ＲK 方程 p = RT V?b ? a √T ?V(V+b) P Ｒ方程 P = RT V?b ? a V (V+b )+b(V?b) 对应态原理 P r = 3 8T r V r ?13??3 V r 2 偏心因子 ω=?1?lgP r s ︱ T r =0.7 普遍化vir ｉal 方程BP c RT c = B (0)+ωB (1) d Ｕ=Td Ｓ-p ｄＶ dH ＝Ｔd Ｓ+Vdp ｄＡ=-Ｓd Ｔ-pdV dG=-Sd Ｔ+V ｄｐ dZ=MdX+Nd Ｙ (?N ?X )Y =?(?M ?Y )X (?T ?V ) S =?(?P ?S ) V (?S ?P ) T =?(?V ?T ) p 偏离函数定义 M ?M 0ig =M (T,p )?M 0ig (T,p 0) 随状态变化 M (T 2,p 2)?M (T 1,p 1)=[M (T 2,p 2)?M ig (T 2,p 0)]?[M (T 1,p 1)?M ig (T 1,p 0)]+ [M ig (T 2,p 0) ? M ig (T 1,p 0)] G?G 0ig RT ?ln P P 0 = 1RT ∫(V ?RT P )P 0dp 逸度定义 G (T,P )?G 0ig (T,P 0)=RTln f P 0 φ=f P lnφ=ln f p =1RT ∫(V ? RT P )P 0 dp (?lnf ?p )=V RT 饱和蒸汽和液体性质关系M =M sl (1?x )+M sv x 偏摩尔性质 M i ???=(?M t ?n i ) T,p,{n } ≠i 偏摩尔性质表示摩尔性质 M =∑n i n M i ???N i =∑x i M i ???N i 摩尔性质与摩尔性质关系M i ???=M +(1?x)dM dx i M 2????=M ?x 1dM dx i Ｇi ｂbs －Duhem 方程在Ｔ，p 恒定(∑x i dM i ???N i=1) T,p =0 Leiwis-randa ｌl 规则 f ?i is =f i X i f ?i is ? =H i,Solvent X i 活度系数 γi =f i ?f i X i lnγi ?=lnγi ?lnγi ∞ 超额性质 G E RT =∑X i lnγi N i ?H =H E =?RT 2∑X i ( ?lnγi ?T ) p,{x }N i Φ-=B A c t t R 1211k R h h δλ=++传热学与工程热力学的关系： a 工程热力学研究平衡态下热能的性质、热能与机械能及其他形式能量之间相互转换的规律， 传热学研究过程和非平衡态热量传递规律。 b 热力不考虑热量传递过程的时间，而传热学时间是重要参数。 c 传热学以热力学第一定律和第二定律为基础。 传热学研究内容 传热学是研究温差引起的热量传递规律的学科，研究热量传递的机理、规律、计算和测试方法。 热传导 a 必须有温差 b 直接接触 c 依靠分子、原子及自由电子等微观粒子热运动而传递热量，不发生宏观的相对位移 d 没有能量形式的转化 热对流 a 必须有流体的宏观运动，必须有温差； b 对流换热既有对流，也有导热； c 流体与壁面必须直接接触； d 没有热量形式之间的转化。 热辐射： a 不需要物体直接接触，且在真空中辐射能的传递最有效。 b 在辐射换热过程中，不仅有能量的转换，而且伴随有能量形式的转化。 c ．只要温度大于零就有．．．．．．．．．能量．．辐射。．．． d ．物体的．．．辐射能力与其温度性质．．．．．．．．．．有关。．．． 传热热阻与欧姆定律 在一个串联的热量传递的过程中，如果通过各个环节的热流量相同，则各串联环节的的总热阻等于各串联环节热阻之和（I 总=I1+I2，则R 总=R1+R2） 第二章 温度场：描述了各个时刻．．．．物体内所有各点．．．．的温度分布。 稳态温度场：：稳态工作条件下的温度场，此时物体中个点的温度不随时间而变 非稳态温度场：工作条件变动的温度场，温度分布随时间而变。 等温面：温度场中同一瞬间相同各点连成的面 等温线：在任何一个二维的截面上等温面表现为 肋效率：肋片的实际散热量ф与假设整个肋表面．．．处于肋基温度．．．．时的理想散热量ф0 之比 接触热阻 Rc :壁与壁之间真正完全接触，增加了附加的传递阻力 三类边界条件 第一类：规定了边界上的温度值 第二类：规定了边界上的热流密度值 第三类：规定了边界上物体与周围流体间的表面．．传热系数．．．．h 及周围．．流体的温度．．．．． 。 导热微分方程所依据的基本定理 傅里叶定律和能量守恒定律 傅里叶定律及导热微分方程的适用范围 适用于：热流密度不是很高，过程作用时间足够长，过程发生的空间尺度范围足够大 不适用的：a 当导热物体温度接近0k 时b 当过程作用时间极短时c 当过成发生的空间尺度极小，与微观粒子的平均自由程相接近时 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。如工程上常用测压仪表测定系统中工质的压 第一章绪论 热力学是以热力学第一、第二定律及其他一些基本概 念理论为基础，研究能量、能量转换以及与转换有关的物 质性质相互之间关系的科学。有工程热力学、化学热力学、 化工热力学等重要分支。 化工热力学是将热力学原理应用于化学工程技术领 域。化工热力学主要任务是以热力学第一、第二定律为基 础，研究化工过程中各种能量的相互转化及其有效利用， 研究各种物理和化学变化过程达到平衡的理论极限、条件 和状态。 热力学的研究方法，原则上可采用宏观研究方法和微 观研究方法。以宏观方法研究平衡态体系的热力学称为经 典热力学。 体系与环境：隔离体系，封闭体系，敞开体系 第二章流体的P-V-T关系 在临界点C ： 临界点是汽液两相共存的最高温度和最高压力，即临 界温度Tc，临界压力Pc。 纯流体的状态方程(EOS) 是描述流体P-V-T性质的 关系式。由相律可知，对纯流体有： f( P, T, V ) = 0 混合物的状态方程中还包括混合物的组成（通常是摩 尔分数）。 状态方程的应用 （1）用一个状态方程即可精确地代表相当广泛范围内的 P、V、T实验数据，借此可精确地计算所需的P、V、T数 据。 （2）用状态方程可计算不能直接从实验测定的其它热力 学性质。 （3）用状态方程可进行相平衡和化学反应平衡计算。 压缩因子（Z）即:在一定P，T下真实气体的比容与相 同P，T下理想气体的比容的比值. 理想气体方程的应用（1 ）在较低压力和较高温度下可用 理想气体方程进行计算。（2 ）为真实气体状态方程计算 提供初始值。（3 ）判断真实气体状态方程的极限情况的 正确程度，当或者时，任何的状态方程都还原为理想气体 方程。 维里方程式 Virial系数的获取 ( 1 ) 由统计力学进行理论计算目前应用很少 ( 2 ) 由实验测定或者由文献查得精度较高 ( 3 ) 用普遍化关联式计算方便，但精度不如实验测定的 数据 两项维里方程维里方程式Z=PV/RT=1+ B/P （1）用于气相PVT性质计算，对液相不能使用； （2）T 5．梅耶公式： R c c v p =- R c c v p 0''ρ=- 0R MR Mc Mc v p ==- 6．比热比： v p v p v p Mc Mc c c c c ===''κ 1-= κκR c v 1 -=κnR c p 外储存能： 1． 宏观动能： 221mc E k = 2． 重力位能： mgz E p = 式中 g —重力加速度。 系统总储存能： 1．p k E E U E ++= 或mgz mc U E ++ =221 2．gz c u e ++=221 3．U E = 或u e =（没有宏观运动，并且高度为零） 热力学能变化： 1．dT c du v =，?=?2 1dT c u v 适用于理想气体一切过程或者实际气体定容过程 2．)(12T T c u v -=? 适用于理想气体一切过程或者实际气体定容过程（用定值比热计算） 3．102000121221t c t c dt c dt c dt c u t vm t vm t v t v t t v ?-?=-==???? 适用于理想气体一切过程或者实际气体定容过程（用平均比热计算） 4．把()T f c v =的经验公式代入?=?2 1dT c u v 积分。 适用于理想气体一切过程或者实际气体定容过程（用真实比热公式计算） 5．∑∑====+++=n i i i n i i n u m U U U U U 1121Λ 由理想气体组成的混合气体的热力学能等于各组成气体热力学能之和，各组成气体热力学能又可表示为单位质量热力学能与其质量的乘积。 6．?-=?21pdv q u 适用于任何工质，可逆过程。 7．q u =? 适用于任何工质，可逆定容过程 8．?=?21pdv u 适用于任何工质，可逆绝热过程。 9．0=?U 适用于闭口系统任何工质绝热、对外不作功的热力过程等热力学能或理想气体定温过程。 10．W Q U -=? 适用于mkg 质量工质，开口、闭口，任何工质，可逆、不可逆过程。 11.w q u -=? 适用于1kg 质量工质，开口、闭口，任何工质，可逆、不可逆过程 12.pdv q du -=δ 适用于微元，任何工质可逆过程 13．pv h u ?-?=? 热力学能的变化等于焓的变化与流动功的差值。 焓的变化： 1．pV U H += 适用于m 千克工质 2．pv u h += 适用于1千克工质 3．()T f RT u h =+= 适用于理想气体 4．dT c dh p =，dT c h p ?=?2 1 适用于理想气体的一切热力过程或者实际气体的定压过程 2015 至 2016 学年第 1 学期 化工热力学 考试试卷B （答案与评分标准） 考试方式： 闭卷笔试 本试卷考试分数占学生总评成绩的 70 % 一、选择题（本题20分，每题2分） 二、判断题（本题10分，每题1分） 三、填空题（本题10分，每空1分） 1. 8.314，83.14，8.314，1.980 2. 0.243 3. Henry 定律， Lewis-Randall 规则 4. 0.587，0.717 5. 0.334 评分标准：每空1分，除了数字必须完全和以上参考答案相同以外，只要和以上参考答案相近的叙述都可以视为正确答案。 四、计算题（本题50分，每题10分） 1. 一钢瓶的安全工作压力10MPa ，容积为7810cm 3，若装入1000g 的丙烷，且在253.2℃（526.35K ）下工作，若钢瓶问是否有危险？ (注：以PR 方程计算，PR 方程为：) ()(b V b b V V a b V RT p -++--= ，方程的参数a = 793906.842 6 mol cm MPa ??-；b = 56.293 1 cm mol -?。) 解：1000g 丙烷的物质的量为：100044/g n g mol = （2分） 22.73mol = （1分） 3 781022.73cm V mol -= （2分） 31343.60cm mol --=? （1分） 根据PR 方程，253.2℃（526.35K ）下，7810cm 3的钢瓶中装入1000g 的丙烷，其压力应该为： ()()8.314526.35793906.84 343.6056.29343.60(343.6056.29)56.29(343.6056.29)4376.07793906.84793906.8415.23287.31343.60399.8956.29287.31137402.2016172.68RT a p V b V V b b V b = - -++-?=- -?++?-=-=-?+?+ (2分) 10.0610=> （1分） 所以不能安全工作。 （1分） 评分标准：公式和计算方法对但数值略有差错的不扣分；直接代入数据，不写公式且计算正确也得分；仅仅写出公式并罗列数据，但没有计算结果或结果不准确的酌情给分。 2. 三元混合物的各组分摩尔分数分别为0.25，0.3和0.45，在6.585MPa 和348K 下的各组分的逸度系数分别是0.72，0.65和0.91，求混合物的逸度。 解： ?ln ln i i y φφ= ∑ （2分） 0.25ln 0.720.3ln 0.650.45ln 0.910.254=++=- （2分） ()ln ln f P φ= （2分） ln 6.585(0.254) 1.631=+-= （2分） )MPa (109.5=f （2分） 评分标准：公式和计算方法对但数值略有差错的不扣分；直接代入数据，不写公式且计算正确也得分；仅仅写出公式并罗列数据，但没有计算结果或结果不准确的酌情给分。 3. 设已知乙醇（1）-甲苯（2）二元系统在某一气液平衡状态下的实测数据为t = 45℃，p =24.4 kPa ，x 1=0.300，y 1=0.634，并已知组分1和组分2在45℃下的饱和蒸气压为kPa p s 06.231=， kPa p s 05.102=。试采用低压下气液平衡所常用的假设，求： (1) 液相活度系数1γ和2γ； (2) 液相的G E /RT ； 与理想溶液想比，该溶液具有正偏差还是负偏差？ 解：（1）由1111γx p py s =，得 （2分） 概念部分汇总复习 第一章热力学的基本规律 1、热力学与统计物理学所研究的对象：由大量微观粒子组成的宏观物质系统 其中所要研究的系统可分为三类 孤立系：与其他物体既没有物质交换也没有能量交换的系统； 闭系：与外界有能量交换但没有物质交换的系统；开系：与外界既有能量交换又有物质交换的系统。 2、热力学系统平衡状态的四种参量：几何参量、力学参量、化学参量和电磁参量。 3、一个物理性质均匀的热力学系统称为一个相；根据相的数量，可以分为单相系和复相系。 4、热平衡定律（热力学第零定律）：如果两个物体各自与第三个物体达到热平衡，它们彼此也处在热平衡. 5、符合玻意耳定律、阿氏定律和理想气体温标的气体称为理想气体。 6、范德瓦尔斯方程是考虑了气体分子之间的相互作用力（排斥力和吸引力），对理想气体状态方程作了修正之后的实际气体的物态方程。 7、准静态过程：过程由无限靠近的平衡态组成，过程进行的每一步，系统都处于平衡态。 8准静态过程外界对气体所作的功：dW pdV，外界对气体所作的功是个过程量。 9、绝热过程：系统状态的变化完全是机械作用或电磁作用的结果而没有受到其他影响。绝热过程中内能U 是一个态函数：W =U B _U A 10、热力学第一定律（即能量守恒定律）表述：任何形式的能量，既不能消灭也不能创造，只能从一种形 式转换成另一种形式，在转换过程中能量的总量保持恒定；热力学表达式：U B _U A二W —Q ；微分 形式：dU =dQ dW 11、态函数焓H： H =：U pV，等压过程：. U - p V，与热力学第一定律的公式一比较即得：等压过程系统从外界吸收的热量等于态函数焓的增加量。 12、焦耳定律：气体的内能只是温度的函数，与体积无关，即U =U （T）。 13?疋压热谷比：C p二—；定容热容比：C V公式：C p -C V = nR P W T 丿p ._V p V-4 14、绝热过程的状态方程：pV = con st；TV = con st；———=const。 15、卡诺循环过程由两个等温过程和两个绝热过程组成。正循环为卡诺热机，效率「=1 -卫，逆循环 为卡诺制冷机，效率为—（只能用于卡诺热机） 16、热力学第二定律：克劳修斯表述：不可能把热量从低温物体传到高温物体 而不引起其他变化（表明热传导过程是不可逆的）； 开尔文（汤姆孙）表述：不可能从单一热源吸收热量使之完全变成有用的功而不引起其他变化（表明功变热的过程是不可逆的）； 另一种开氏表述：第二类永动机不可能造成的。 17、无摩擦的准静态过程是可逆过程。 18、卡诺定理：所有工作于两个一定温度T1与T2之间的热机，以可逆机的效率为最高。并且所有的可逆机的效率都相 等=1-三，与工作物质无关，只与热源温度有关。 T2 19、热机的效率：「二［―Q z Q为热机从高温热源吸收的热量，Q为热机在低温热源放出的热量。 Q1 20、克劳修斯等式与不等式：Q Qz _ 0。 T1 T z 21、可逆热力学过程I dQ = o，不可逆热力学过程dQ ::: o。 L T L T 22、热力学基本方程：dU二TdS-pdV。 23、熵函数是一个广延量，具有可加性；对于可逆过程，熵S是一个态函数，积分与路径无关；对于绝热 5．梅耶公式： R c c v p =- R c c v p 0''ρ=- 0R MR Mc Mc v p ==- 6．比热比： v p v p v p Mc Mc c c c c = = = ''κ 1-= κκR c v 1 -=κnR c p 外储存能： 1． 宏观动能： 2 2 1mc E k = 2． 重力位能： mgz E p = 式中 g —重力加速度。 系统总储存能： 1．p k E E U E ++= 或mgz mc U E ++=2 21 2．gz c u e ++=22 1 3．U E = 或 u e =（没有宏观运动，并且高度为零） 热力学能变化： 1．dT c du v =，?=?2 1dT c u v 适用于理想气体一切过程或者实际气体定容过程 2．)(12T T c u v -=? 适用于理想气体一切过程或者实际气体定容过程（用定值比热计算） 3．10 20 121 2 2 1 t c t c dt c dt c dt c u t vm t vm t v t v t t v ?-?=-==???? 适用于理想气体一切过程或者实际气体定容过程（用平均比热计算） 4．把 ()T f c v =的经验公式代入?=?2 1 dT c u v 积分。 适用于理想气体一切过程或者实际气体定容过程（用真实比热公式计算） 5．∑∑====+++=n i i i n i i n u m U U U U U 1 1 21 由理想气体组成的混合气体的热力学能等于各组成气体热力学能之和，各组成气体热力学能又可表示为单位质量热力学能与其质量的乘积。 6．?-=?2 1pdv q u 适用于任何工质，可逆过程。 7．q u =? 适用于任何工质，可逆定容过程 8．?=?21 pdv u 适用于任何工质，可逆绝热过程。 9．0=?U 适用于闭口系统任何工质绝热、对外不作功的热力过程等热力学能或理想气体定温过程。 10．W Q U -=? 适用于mkg 质量工质，开口、闭口，任何工质，可逆、不可逆过程。 11.w q u -=? 适用于1kg 质量工质，开口、闭口，任何工质，可逆、不可逆过程 12.pdv q du -=δ 适用于微元，任何工质可逆过程 13．pv h u ?-?=? 热力学能的变化等于焓的变化与流动功的差值。 焓的变化： 1．pV U H += 适用于m 千克工质 2．pv u h += 适用于1千克工质 3．()T f RT u h =+= 适用于理想气体 4．dT c dh p =，dT c h p ?=?2 1 适用于理想气体的一切热力过程或者实际气体的定压过程热力学复习知识点汇总
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