工程热力学知识点

工程热力学复习知识点

一、知识点

基本概念的理解和应用（约占40%），基本原理的应用和热力学分析能力的考核（约占60%）。

1. 基本概念

掌握和理解：热力学系统(包括热力系，边界，工质的概念。热力系的分类：开口系，闭口系，孤立系统)。

掌握和理解：状态及平衡状态,实现平衡状态的充要条件。状态参数及其特性。制冷循环和热泵循环的概念区别。

理解并会简单计算：系统的能量，热量和功（与热力学两个定律结合）。

2. 热力学第一定律

掌握和理解：热力学第一定律的实质。

理解并会应用基本公式计算：热力学第一定律的基本表达式。闭口系能量方程。热力学第一定律应用于开口热力系的一般表达式。稳态稳流的能量方程。

理解并掌握：焓、技术功及几种功的关系（包括体积变化功、流动功、轴功、技术功）。

3. 热力学第二定律

掌握和理解：可逆过程与不可逆过程(包括可逆过程的热量和功的计算)。

掌握和理解：热力学第二定律及其表述（克劳修斯表述，开尔文

表述等）。卡诺循环和卡诺定理。

掌握和理解：熵（熵参数的引入，克劳修斯不等式，熵的状态参数特性）。

理解并会分析：熵产原理与孤立系熵增原理，以及它们的数学表达式。热力系的熵方程（闭口系熵方程，开口系熵方程）。温-熵图的分析及应用。

理解并会计算：学会应用热力学第二定律各类数学表达式来判定热力过程的不可逆性。

4. 理想气体的热力性质

熟悉和了解：理想气体模型。

理解并掌握：理想气体状态方程及通用气体常数。理想气体的比热。

理解并会计算：理想气体的内能、焓、熵及其计算。理想气体可逆过程中，定容过程，定压过程，定温过程和定熵过程的过程特点，过程功，技术功和热量计算。

5. 实际气体及蒸气的热力性质及流动问题

理解并掌握：蒸汽的热力性质（包括有关蒸汽的各种术语及其意义。例如：汽化、凝结、饱和状态、饱和蒸汽、饱和温度、饱和压力、三相点、临界点、汽化潜热等）。蒸汽的定压发生过程（包括其在p-v和T-s图上的一点、二线、三区和五态）。

理解并掌握：绝热节流的现象及特点

6. 蒸汽动力循环

理解计算：蒸气动力装置流程、朗肯循环热力计算及其效率分析。能够在T-S图上表示出过程，提高蒸汽动力装置循环热效率的各种途径（包括改变初蒸汽参数和降低背压、再热和回热循环）。

7、制冷与热泵循环

理解、掌握并会计算：空气压缩制冷循环，蒸汽压缩制冷循环的热力计算及制冷系数分析。能够在T-S图上表示出过程，提高制冷系数和热泵系数的途径，分析热泵循环和制冷循环的区别和联系。

二、典型题解

概念题：

1、过热蒸汽的温度是否一定很高？未饱和水的温度是否一定很低？答：过热蒸汽、未饱和水是这样定义的，当蒸汽的温度高于其压力对应的饱和温度时称作过热蒸汽，其压力下t > ts ；当温度低于其压力对应的饱和温度t < ts 时，则工质的相态一定是液态，则称其为未饱和水。因此，过热蒸汽不一定温度很高，未饱和水未必温度很低，它们都是相对于其环境压力所对应的饱和温度而言的状态。

2、在h－s图上，能否标出下列水和蒸汽的状态点？（1）焓为h1的未饱和水；（2）焓为h2的饱和水；（3）参数为p1、t1的湿蒸汽；（4）压力为p的干蒸汽；（5）水、汽性质相同的状态。

3、填空

4、判断下列过程中那些是可逆的；不可逆的；可以是可逆的。并扼要说明不可逆原因。

（1）对刚性容器内的水加热，使其在恒温下蒸发。

（2）对刚性容器内的水作功，使其在恒温下蒸发。

（3）对刚性容器中的空气缓慢加热，使其从50℃升温到100℃解：（1）可以是可逆过程，也可以是不可逆过程，取决于热源温度与温是否相等。水若两者不等，则存在外部的传热不可逆因素，便是不可逆过程。

（2）对刚性容器的水作功，只可能是搅拌功，伴有摩擦扰动，因而有内不可逆因素，是不可逆过程。

（3）可以是可逆的，也可以是不可逆的，取决于热源温度与空气温度是否随时相等或保持无限小的温差。

5、绝热容器内有一定气体，外界通过容器内的叶轮向气体加入w kJ 的功。若气体视为理想气体，试分析气体内能的内能，焓，温度，熵如何变化？

答：根据热力学第一定律，外界所做的功全部转化成为内能的增量，因而内能，焓，温度均增加；该过程不可逆，熵也增加。

6、对与有活塞的封闭系统，下列说法是否正确?

1) 气体吸热后一定膨胀，内能一定增加。

答：根据热力学第一定律，气体吸热可能使内能增加，也可能对外做功，或者两者同时进行；关键是吸热量能否完全转变为功，由于气体的定温膨胀过程可使得吸收的热量完全转化为功，内能不增加，所以说法错误。

2）气体膨胀时一定对外做功。

答：一般情况下，气体膨胀时候要对外做功，但当气体向真空中膨胀时候，由于外力为零，所以功也为零。

3）气体对外做功，内能一定减少。

答：根据热力学第一定律，在定温条件下，气体可以吸收热量并全部转化为功，从而保持内能不变。

7、焓的物理意义是什么？

答：焓的定义式:焓=内能+流动功H=U+pV

焓的物理意义：

1. 对流动工质（开口系统）工质流动时与外界传递与其热力状态有关的总能量。

2. 对不流动工质（闭口系统）仍然存在但仅是一个复合的状态参数。

8、熵的物理含义？

答：定义：熵 可逆过程

物理意义：熵的变化反应可逆过程热交换的方向和大小。系统可逆的从外界吸热，系统熵增加；系统可逆的向外界放热，系统熵减少；可逆绝热过程，系统熵不变。

9、判断下列说法对吗？系统吸热，其熵一定增大；系统放热，其熵一定减小。

答：熵变=熵流+熵产，所以，前半句对，后半句错误。

10、孤立系熵增原理是什么？怎么应用？

答：孤立系统熵增原理：孤立系统内所进行的一切实际过程（不可逆过程）都朝着使系统熵增加的方向进行；在极限情况下（可逆过程），系统的熵维持不变；任何使系统熵减小的过程是不肯能。即过程进行到某一阶段，再不能使熵增大了，也就是系统的熵值达到了最大值，就是过程进行的限度。

等号适用于可逆过程，大于号适用于不可逆过程。表明孤立系统的熵变化只取决于系统内各过程的不可逆程度。

注意：如果涉及环境温度，由于环境是一个很大的热源，无论它吸收或者放出多少热量，都认为环境温度是不变的。

11、讨论使热由低温热源传向高温热源的过程能否实现？

≥=+=g g f iso dS dS dS dS )(T Q dS δ=