工程热力学第一章基本概念
工程热力学-01 基本概念及定义
平衡状态1
p1 v1
p
p2
2
压容图 p-v图
平衡状态2
p1
1
p2 v2
O
v2
v1
v
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1-4 状态方程式
在平衡状态下，由气态物质组成的系统，只要知道两个独立的 状态参数，系统的状态就完全确定，即所有的状态参数的数值随之 确定。这说明状态参数间存在某种确定的函数关系，状态参数之间 存在着确定的函数关系，这种函数关系就称为热力学函数。
（2）当系统处于热力学平衡状态时，只要没有外界的影响， 系统的状态就不会发生变化。
（3）整个系统可用一组具有确定数值的温度、压力及其他参
? 数来描述其状态。
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经验表明，确定热力学系统所处平衡状态所需的独立状 态参数的数目，就等于系统和外界间进行能量传递方式的数 目。对于工程上常见的气态物质组成的系统，系统和外界间传递 的能量只限于热量和系统容积变化所作的功两种形式，因此只需 要两个独立的状态参数即可描述一个平衡状态。
3、平衡状态、稳定状态、均匀状态
（1）关于稳定状态与平衡状态
稳定状态时，状态参数虽不随时间改 变，但它是依靠外界影响来维持的。而平 衡状态是不受外界影响时，参数不随时间 变化的状态。
85℃ 20℃
90℃
15℃
铜棒
平衡必稳定，稳定未必平衡。
（2）关于均匀状态与平衡 水
质统称为外界。 通常选取工质作为热力学系统，把高温热源、低温热源
等其他物体取作外界。
3、边界 ——热力学系统和外界之间的分界面称为边界。
边界可以是固定的，也可以是移动的； 边界可以是实际的，也可以是假想的。
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二、热力学系统的分类 依据——有无物质或能量的交换
工程热力学第一章 基本概念
补充习题：
一容器被一刚性壁分为两部分，如图所示。 压力表D读数为175kPa，C读数为110kPa，如 大气压为97kPa，试求表A的读值。
气体初态p1=0.5MPa，v1=0.172m³/kg，按pv= 常数的规律，可逆膨胀到p1=0.1MPa，试求膨 胀工。
1-6 功和热量
一、功(work)的定义和可逆过程的功
指导改善
————>实际循环 2.分析实际循环与理论循环的偏离程度，找出实际损失 的部位、大小、原因及改进方法。
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三、动力循环（正循环）（power cycle; direct cycle ）
输出净功；
在p－v图及T－s图上顺时针进行；
膨胀线在压缩线上方；吸热线在放热线上方。
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动力循环：工质连续不断地将高温热源取得的热量 一部分转换成对外的净工。
研究目的：合理安排循环，提高热效率。
蒸汽动力循环
蒸汽动力循环是正循环，以蒸汽为工质，将蒸汽的热能 在动力装置中转换为机械功的循环。
蒸汽的卡诺循环
1.工作原理
朗肯循环
正循环中热转换工的经济性指标
循环热效率： t
t w q10 q1q1q2
1q2 q1
其中： q1——工质从热源吸收的热量 q2——工质向冷源放出的热量 w0——循环所做的净工 w0=q1-q2
1．刚性绝热气缸-活塞系统，B侧设有电热丝
红线内 ——闭口绝热系
黄线内不包含电热丝 ——闭口系
黄线内包含电热丝 ——闭口绝热系
蓝线内
——孤立系
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1-2 工质的热力学状态和基本状态参数
一、热力学状态和状态参数
热力学状态（state of thermodynamic system） —系统宏观物理状况的综合
工程热力学第一章
（3）好处：用系统的参数来计算；可以作 好处：用系统的参数来计算； 为实际过程中能量转换效果比较的标准和极 限；可把实际过程当作可逆过程进行分析计 然后再用经验系数加以修正。 算，然后再用经验系数加以修正。 （4）热量和功量 热量和功量都是过程量， 热量和功量都是过程量，它们的大小不仅与 过程的初终状态有关， 过程的初终状态有关，而且与过程的性质有 关。 可逆过程的功量： 可逆过程的功量： w = ∫ pdv 可逆过程的热量： 可逆过程的热量： q = ∫ Tds
C B A
课后题1 课后题1-5；1-6；1-9
（c）系统内部状态参数不随时间而变化 （d）系统内部状态不发生改变 2.均质等截面杆的两端的温度由分别维持 2.均质等截面杆的两端的温度由分别维持 t1 t2的两热源保持 t1 t2 不变，取此杆为系统， 不变，取此杆为系统， 则系统处于（ 则系统处于（B）。 平衡状态， （a）平衡状态，因其各截面温度不随时间改 变 非平衡状态， （b）非平衡状态，因其各截面温度不等 平衡状态， （c）平衡状态，因其各截面温度不随时间改 变，且流入系统的热量等于流出系统的热量 非平衡状态， （d）非平衡状态，因其处于重力场
4.基本状态参数：温度、压力、 4.基本状态参数：温度、压力、比体积 基本状态参数 温度： （1）温度：是热平衡的惟一判据
t = T − 273.15
（2）压力Βιβλιοθήκη p = B + pg
p = B−H
（3）比体积 二、平衡状态、状态公理及状态方程 平衡状态、 1.定义 是指在没有外界作用的情况下， 定义： 1.定义：是指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。 系统的宏观性质不随时间变化的状态。 2.实现平衡的条件： 2.实现平衡的条件：系统内部及系统与外界 实现平衡的条件 之间各种不平衡势差消失
工程热力学第一章
单位 : Pa （帕），1 Pa =1 N/ m2 ，
常用压力单位： 1 MPa = 103 kPa =106 Pa 1 atm（标准大气压） = 1.013105 Pa 1 mmHg （毫米汞柱） = 133.3 Pa 1 at （工程大气压） = 0.981105 Pa 1 mmH2O（毫米水柱） = 9.81 Pa
摄氏温标:
瑞典天文学家摄尔修斯（ Celsius ）于 1742 年 建立。用摄氏温标确定的温度称为摄氏温度，用 符号t 表示，单位为℃。 在标准大气压下，纯水的冰点温度为 0 ℃ ，纯 水的沸点温度为100 ℃，纯水的三相点（固、液、汽 三相平衡共存的状态点）温度为0.01℃ 。 选择水银的体积作为温度测量的物性，认为其 随温度线性变化，并将0 ℃ 和100 ℃温度下的体积 差均分100份，每份对应1 ℃。
A C
B
热力学第零定律是温度测量的理论依据 。
温度：可以确定一个系统是否与其他系统处于 热平衡的物理量。是一个强度量。
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（c）温标：
温度的数值表示法。
建立温标的三个要素：
a . 选择温度的固定点，规定其数值； b. 确定温度标尺的分度方法和单位；
c. 选择某随温度变化的物性作为温度测量的依据。
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四个主要装置： 锅炉 汽轮机 凝汽器 给水泵
燃气轮机
燃气轮机结构图
活塞
热动力装置的本质
利用某一种媒介物从某个能源获取热能，具 备作功能力并对机器作功，最后把余下的 热能排向环境介质(大气或冷却水) 本质特性：吸热 → 膨胀做功→ 排热
1.热力系统、状态 及状态参数
1.1 热力系统与 工质
1、定义： 在不受外界影响的条件下（重力场除外），如果系统的状 态参数不随时间变化，则该系统处于平衡状态。
工程热力学(基本概念)
国际实用温标的固定点
平衡状态
平衡氢三相点 平衡氢沸点 氖沸点 氧三相点 氧冷凝点
国际实用温标指定
值
T，K
t，℃
13.81 -259.34
20.28 -252.87
20.102 -246.048
54.361 -218.789
90.183 -182.962
平衡状态
水三相点 水沸点
锌凝固点 银凝固点 金凝固点
一、热力过程
定义：热力系从一个状态向另一个状态变化时所经 历的全部状态的总和。
二、准平衡(准静态)过程
准平衡过程的实现
工程热力学 Thermodynamics
二、准平衡(准静态)过程
定义：由一系列平衡态组成的热力过程 实现条件：破坏平衡态存在的不平衡势差(温差、
力差、化学势差)应为无限小。 即Δp→0 ΔT→0 (Δμ→0)
工程热力学 Thermodynamics
三、可逆过程
力学例子：
定义： 当系统完成某一热力过程后，如果有可能使系统再
沿相同的路径逆行而恢复到原来状态，并使相互中所涉 及到的外界亦恢复到原来状态，而不留下任何变化，则 这一过程称为可逆过程。
实现条件：准平衡过程加无耗散效应的热力过程 才是可逆过程。
工程热力学 Thermodynamics
用来实现能量相互转换的媒介物质称为工质。
理想气体
工 质
实际气体
蒸气
工程热力学 Thermodynamics
二、平衡状态
（一）热力状态：热力系在某一瞬间所呈现的宏观
物理状况。(简称状态)
（二）平衡状态 1、定义：一个热力系统，如果在不受外界影响的条件下，
系统的状态能够始终保持不变，则系统的这种状态称为平衡 状态。
《工程热力学》第一章 基本概念
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1.3.1、基本术语-状态、状态参数
1、状态：工质在热力变化过程中某一瞬间所呈现的宏观 物理状况称状态
2、状态参数：表示状态特征的物理量称为状态参数
状态与状态参数是一一对应的
3、状态参数特点
数学特征为点函数： 微元变化的微增量具全微分性质
4、热力学基本状态参数为三个：比容、压力、 温度
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1.3.2、基本状态参数--比容及密度
C 1 2 B B A
16
1-4
平衡状态、状态方程式、坐标图
1.4.1 平衡状态与非平衡态 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、外同时建立了热平衡、力平衡（及 化学平衡）,此时系统所处状态为平衡态 非平衡态: 系统与外界,系统内部各部分间 存在能量传递及相对位移,状态将随时间 变化,称系统处于非平衡态
受逐渐变化的压力作用下的活塞的移动过程 发生系统状态变化 （力作用）（NEXT）
受变化的恒温热源缓慢加热的活塞系统发生 系统状态变化（热的作用） （NEXT）
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P3 P2
P1
工质 工 质
工质
受逐渐变化压力作用下的活塞移动过程发生系 统状态变化（P、V、T变化） （力作用）
27
工质
工质
工质
热源T
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1-6
过程功与热量
1.6.1 功的定义： 1、功的力学定义： 将物体间通过力的作用而传递的能量称为功并 定义：功等于力F与物体在力作用方向上的位移X 的乘积（点积） dW = F ·dX 2、功的热力学定义： 热力学系统和外界通过边界而传递的能量， 其效果可表现为举起重物
区别：功与系统动能、重力位能等“储存能”变化传递 的机械能的本质区别
工程热力学
3．某远洋货轮的真空造水设备的真空度为0.0917ＭＰａ，而当地大气压力为0.1013MPa，当航行至另一海域，其真空度变化为0.0874MPa，而当地大气压力变化为0.097MPa。试问该真空造水设备的绝对压力有无变化?
4．如图1-1所示，一刚性绝热容器内盛有水，电流通过容器底部的电阻丝加热水。试述按下列三种方式取系统时，系统与外界交换的能量形式是什么。
7．气体在气缸中被压缩，压缩功为186kJ/kg，气体的热力学能变化为56kJ/kg，熵变化为-0.293kJ/(kg·K)。温度为20C的环境可与气体发生热交换，试确定每压缩1kg气体时的熵产。
8．设一可逆卡诺热机工作于1600℃和300℃的两个热源之间，工质从高温热源吸热400kJ，试求：(1)循环热效率；(2)工质对外作的净功；(3)工质向低温热源放出的热量。
图
图2-1
7．某气体从初态p1=0.1MPa，V1=0.3m3可逆压缩到终态p2=0.4MPa，设压缩过程中p=aV-2，式中a为常数。试求压缩过程所必须消耗的功。
8．如图2-2所示，p-v图上表示由三个可逆过程所组成的一个循环。1-2是绝热过程；2-3是定压过程；3-1是定容过程。如绝热过程1-2中工质比热力学能的变化量为-50kJ/kg，p1=1.6MPa，v1=0.025m3/kg，p2=0.1MPa，v2=0.2m3/kg。（1）试问这是一个输出净功的循环还是消耗净功的循环？
工程热力学基本概念
= 收获/代价
炉
热效率： t
w net q1
顺 时 针
汽轮机
发电机 凝 汽 器
逆向循环 又称制冷循环或热泵循环
高温热源
或 制 Q1
逆 时
热冷 泵机
W
针
Q2
低温热源
制冷循环的经济性用制冷系数衡量：
2
1
1,a,2
1,b,2
b
2
状态参数的变化只与初终态相关，
1 dxx2 x1 与路径无关。
状态参数都有以上特性。
状态参数的循环 dx 0 积分等于零。
反之，有以上特性之一， 即为状态参数。
1-3 平衡状态、状态方程式、坐标图
一、平衡状态
热力系在没有外界作用的情况下〔重力场除 外〕，宏观性质不随时间变化的状态。
热力过程：工质由一个状态变化到另一状态所经历 的全部状态的总和。
实际过程由一系列非 平衡状态组成
例：
非平衡状态
无法简单描述
平衡状态
宏观静止
能量不能转换
“平衡〞意味着宏观静止， 引入 理想模型：
“过程〞意味着变化，意味着
准平衡过程
平衡被破坏。二者如何统一？
一、准平衡过程 热力系从一个平衡态连续经历一系列
系统与外界 通过边界进 展相互作用
热力系的选取主要决定于研究任务 。
选取热力系时注意：
❖热力系可以很大，但不能大到无限。
❖热力系可以很小，但不能小到只包含少量分子， 以致不能遵守统计平均规律。
❖ 边界可以是实际存在的， 也可以是假想的。
❖ 边界可以是固定的， 也可以是变动的。
系统与外界通过边界进展相互作用。
平衡的中间态过渡到另一个平衡态
工程热力学-名词解释
1.第一章 基本概念及定义 2.热能动力装置：从燃料燃烧中得到热能，以及利用热能所得到动力的整套设备（包括辅助设备）统称热能动力装置。
3.工质：热能和机械能相互转化的媒介物质叫做工质，能量的转换都是通过工质状态的变化实现的。
4.高温热源：工质从中吸取热能的物系叫热源，或称高温热源。
5.低温热源：接受工质排出热能的物系叫冷源，或称低温热源。
6.热力系统：被人为分割出来作为热力学分析对象的有限物质系统叫做热力系统。
7.闭口系统：如果热力系统与外界只有能量交换而无物质交换，则称该系统为闭口系统。
（系统质量不变） 8.开口系统：如果热力系统与外界不仅有能量交换而且有物质交换，则称该系统为开口系统。
（系统体积不变） 9.绝热系统：如果热力系统和外界间无热量交换时称为绝热系统。
（无论开口、闭口系统，只要没有热量越过边界） 10.孤立系统：如果热力系统和外界既无能量交换又无物质交换时，则称该系统为孤立系统。
11.表压力：工质的绝对压力>大气压力时，压力计测得的差数。
12.真空度：工质的绝对压力<大气压力时，压力计测得的差数，此时的压力计也叫真空计。
13.平衡状态：无外界影响系统保持状态参数不随时间而改变的状态。
充要条件是同时到达热平衡和力平衡。
14.稳定状态：系统参数不随时间改变。
（稳定未必平衡） 15.准平衡过程(准静态过程)：过程进行的相对缓慢，工质在平衡被破环后自动恢复平衡所需的时间很短，工质有足够的时间来恢复平衡，随时都不致显著偏离平衡状态，那么这样的过程就称为准平衡过程。
它是无限接近于平衡状态的过程。
16.可逆过程：完成某一过程后，工质沿相同的路径逆行回复到原来的状态，并使相互作用所涉及的外界亦回复到原来的状态，而不留下任何改变。
可逆过程=准平衡过程+没有耗散效应（因摩擦机械能转变成热的现象）。
17.准平衡与可逆区别：准平衡过程只着眼工质内部平衡;可逆过程是分析工质与外界作用产生的总效果，不仅要求工质内部平衡，还要求工质与外界作用可以无条件逆复。
工程热力学第一章基本概念PPT课件
详细描述
等压过程在各种工业生产过程中发挥着重要作用，如蒸汽机、汽轮机、燃气轮机等热力机械中的工作过程。此外， 在制冷技术、气体压缩、气体分离等领域也广泛应用等压过程。在生活中，等压过程也随处可见，如气瓶的压力 保持、气瓶压力的调节等。
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THANKS
06
热力学第三定律
绝对零度不能达到原理
绝对零度是热力学的最低温度，理论 上不可能通过任何有限过程达到。
这一定律对于理解热力学的基本概念 和原理非常重要，因为它揭示了热力 学过程不可逆性。
这是由于热力学第三定律指出，熵在 绝对零度时为零，而熵是系统无序度 的量度，因此系统必须经历无限的过 程才能达到绝对零度。
04
热力学第一定律
能量守恒
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能量守恒定律
能量不能凭空产生，也不能消失，只能从一种形 式转化为另一种形式。
热力学能
系统内部能量的总和，包括分子动能、分子位能 和内部势能等。
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热力学第一定律表达式
ΔU = Q + W，其中ΔU表示系统能量的变化，Q 表示系统吸收的热量，W表示系统对外做的功。
热量与功的转换
是与系统相互作用的其它物质或 能量的总和。
状态与状态参数
状态
描述系统在某一时刻的物理状态，包括宏观和微观状态。
状态参数
描述系统状态的物理量，如压力、温度、体积、内能等。
热力学平衡
热力学平衡
系统内部各部分之间以及系统与外界 之间达到相对静止的一种状态。
热力学平衡的条件
系统内部不存在宏观的净力、净热和 净功。
热力学的应用领域
能源转换
热能转换为机械能： 如内燃机、蒸汽机和 燃气轮机等。
工程热力学基本知识点
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力即为相对压力;比容：单位质量工质所具有的容积,称为工质的比容;密度：单位容积的工质所具有的质量,称为工质的密度;强度性参数：系统中单元体的参数值与整个系统的参数值相同,与质量多少无关,没有可加性,如温度、压力等;在热力过程中,强度性参数起着推动力作用,称为广义力或势;广延性参数：整个系统的某广延性参数值等于系统中各单元体该广延性参数值之和,如系统的容积、内能、焓、熵等;在热力过程中,广延性参数的变化起着类似力学中位移的作用,称为广义位移; 准静态过程：过程进行得非常缓慢,使过程中系统内部被破坏了的平衡有足够的时间恢复到新的平衡态,从而使过程的每一瞬间系统内部的状态都非常接近平衡状态,整个过程可看作是由一系列非常接近平衡态的状态所组成,并称之为准静态过程; 可逆过程：当系统进行正、反两个过程后,系统与外界均能完全回复到初始状态,这样的过程称为可逆过程;膨胀功：由于系统容积发生变化增大或缩小而通过界面向外界传递的机械功称为膨胀功,也称容积功;热量：通过热力系边界所传递的除功之外的能量; 热力循环：工质从某一初态开始,经历一系列状态变化,最后又回复到初始状态的全部过程称为热力循环,简称循环;2.常用公式状态参数:1212xxdx-=⎰⎰=0dx状态参数是状态的函数,对应一定的状态,状态参数都有唯一确定的数值,工质在热力过程中发生状态变化时,由初状态经过不同路径,最后到达终点,其参数的变化值,仅与初、终状态有关,而与状态变化的途径无关;温 度 ：1．BT w m =22式中22w m —分子平移运动的动能,其中m 是一个分子的质量,w 是分子平移运动的均方根速度； B —比例常数；T —气体的热力学温度;2．t T +=273压 力 ：1．nBT w m n p 322322==式中P —单位面积上的绝对压力；n —分子浓度,即单位容积内含有气体的分子数VNn =,其中N 为容积V 包含的气体分子总数; 2．fFp =F —整个容器壁受到的力,单位为牛N ；f —容器壁的总面积m 2;3．g p B p +=P >BH B p -=P <B式中 B —当地大气压力P g —高于当地大气压力时的相对压力,称表压力；H —低于当地大气压力时的相对压力,称为真空值; 比容: 1．mV v = m 3/kg式中 V —工质的容积m —工质的质量2．1=v ρ 式中 ρ—工质的密度kg/m3v —工质的比容m 3/kg热力循环:⎰⎰=w q δδ或∑=∆0u ,⎰=0du循环热效率:12121101q q q q q q w t -=-==η 式中 q 1—工质从热源吸热；q 2—工质向冷源放热；w 0—循环所作的净功;制冷系数：212021q q q w q -==ε 式中 q 1—工质向热源放出热量；q 2—工质从冷源吸取热量；w 0—循环所作的净功;供热系数：211012q q q w q -==ε 式中 q 1—工质向热源放出热量q 2—工质从冷源吸取热量w 0—循环所作的净功第二章 气体的热力性质 1.基本概念理想气体：气体分子是由一些弹性的、忽略分子之间相互作用力引力和斥力、不占有体积的质点所构成;比热：单位物量的物体,温度升高或降低1K1℃所吸收或放出的热量,称为该物体的比热;定容比热：在定容情况下,单位物量的物体,温度变化1K1℃所吸收或放出的热量,称为该物体的定容比热;定压比热：在定压情况下,单位物量的物体,温度变化1K1℃所吸收或放出的热量,称为该物体的定压比热;定压质量比热：在定压过程中,单位质量的物体,当其温度变化1K1℃时,物体和外界交换的热量,称为该物体的定压质量比热;定压容积比热：在定压过程中,单位容积的物体,当其温度变化1K1℃时,物体和外界交换的热量,称为该物体的定压容积比热;定压摩尔比热：在定压过程中,单位摩尔的物体,当其温度变化1K1℃时,物体和外界交换的热量,称为该物体的定压摩尔比热;定容质量比热：在定容过程中,单位质量的物体,当其温度变化1K1℃时,物体和外界交换的热量,称为该物体的定容质量比热;定容容积比热：在定容过程中,单位容积的物体,当其温度变化1K1℃时,物体和外界交换的热量,称为该物体的定容容积比热;定容摩尔比热：在定容过程中,单位摩尔的物体,当其温度变化1K1℃时,物体和外界交换的热量,称为该物体的定容摩尔比热;混合气体的分压力：维持混合气体的温度和容积不变时,各组成气体所具有的压力;道尔顿分压定律：混合气体的总压力P 等于各组成气体分压力P i 之和;混合气体的分容积：维持混合气体的温度和压力不变时,各组成气体所具有的容积;阿密盖特分容积定律：混合气体的总容积V 等于各组成气体分容积V i 之和;混合气体的质量成分：混合气体中某组元气体的质量与混合气体总质量的比值称为混合气体的质量成分;混合气体的容积成分：混合气体中某组元气体的容积与混合气体总容积的比值称为混合气体的容积成分;混合气体的摩尔成分：混合气体中某组元气体的摩尔数与混合气体总摩尔数的比值称为混合气体的摩尔成分;对比参数：各状态参数与临界状态的同名参数的比值;对比态定律：对于满足同一对比态方程式的各种气体,对比参数r p 、r T 和r v 中若有两个相等,则第三个对比参数就一定相等,物质也就处于对应状态中; 2.常用公式 理想气体状态方程： 1．RT pv =式中 p —绝对压力 Pa v —比容m 3/kgT —热力学温度 K 适用于1千克理想气体;2．mRT pV =式中 V —质量为m kg 气体所占的容积 适用于m 千克理想气体; 3．T R pV M 0=式中 V M = M v —气体的摩尔容积,m 3/kmol ；R 0=MR —通用气体常数,J/kmol ·K适用于1千摩尔理想气体; 4．T nR pV 0=式中 V —nK mol 气体所占有的容积,m 3；n —气体的摩尔数,Mmn =,kmol适用于n 千摩尔理想气体;5．通用气体常数：R 083140=RJ/Kmol ·KR 0与气体性质、状态均无关;6．气体常数：RMM R R 83140==J/kg ·K R 与状态无关,仅决定于气体性质;7．112212p v p v T T =比热：1．比热定义式：dTqc δ=表明单位物量的物体升高或降低1K 所吸收或放出的热量;其值不仅取决于物质性质,还与气体热力的过程和所处状态有关;2．质量比热、容积比热和摩尔比热的换算关系：04.22'ρc Mcc ==式中 c —质量比热,kJ/Kg ·k 'c —容积比热,kJ/m 3·kM c —摩尔比热,kJ/Kmol ·k3．定容比热：vv vvT u dT du dTq c ⎪⎭⎫⎝⎛∂∂===δ 表明单位物量的气体在定容情况下升高或降低1K 所吸收或放出的热量; 4．定压比热：dTdh dTq c pp==δ 表明单位物量的气体在定压情况下升高或降低1K 所吸收或放出的热量; 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： vp vp vp Mc Mc c c c c ===''κ1-=κκRc v 1-=κnRc p道尔顿分压定律：VT ni i n p p p p p p ,1321⎥⎦⎤⎢⎣⎡=++++=∑=阿密盖特分容积定律：PT ni i n V V V V V V ,1321⎥⎦⎤⎢⎣⎡=++++=∑=质量成分：ii m g m=1211nn i i g g g g =+++==∑容积成分： ii V r V=1211nn i i r r r r r ==++==∑ 摩尔成分： i i n x n =1211nn i i x x x x x ==+++==∑容积成分与摩尔成分关系：i i i nr x n==质量成分与容积成分：i i i i i i i i m n M M M g x r m nM M M====i i i ii i i M Rg r r r M R ρρ===折合分子量：111ni in ni i i i i i i n Mm M x M r M nn=======∑∑∑1211211nn i i niM g g g g M M M M ===+++∑折合气体常数：0010001nnii ni i ii i i R m n R R nRM R g R M mmm========∑∑∑001122n nR R R M r M r M r M ==+++12121n n r r r R R R =+++11ni i ir R==∑分压力的确定i i i Vp p r p V==i i i i i i i R Mp g p g p g p M R ρρ=== 混合气体的比热容：121nn n i ii c g g c g c ==+=∑12c +g c +混合气体的容积比热容：121'''nn n i i i c r r c rc ==+=∑12c'+r c'+混合气体的摩尔比热容：11n ni i i i i i i Mc M g c x M c ====∑∑混合气体的热力学能、焓和熵 1ni i UU ==∑ 或1ni i i U m u ==∑1n i i H H ==∑ 或 1ni i i H m h ==∑1n i i S S ==∑ 或 1ni i i S m s ==∑ 范德瓦尔Van der Waals 方程()2a p v b RTv ⎛⎫+-= ⎪⎝⎭ 对于1kmol 实际气体()02M M a p V b R T V ⎛⎫+-= ⎪⎝⎭ 压缩因子：id v pvz v RT==对比参数： r c TT T =, r cpp p =,r cv v v =第三章 热力学第一定律 1.基本概念热力学第一定律:能量既不能被创造,也不能被消灭,它只能从一种形式转换成另一种形式,或从一个系统转移到另一个系统,而其总量保持恒定,这一自然界普遍规律称为能量守恒与转换定律;把这一定律应用于伴有热现象的能量和转移过程,即为热力学第一定律;第一类永动机：不消耗任何能量而能连续不断作功的循环发动机,称为第一类永动机;热力学能：热力系处于宏观静止状态时系统内所有微观粒子所具有的能量之和;外储存能：也是系统储存能的一部分,取决于系统工质与外力场的相互作用如重力位能及以外界为参考坐标的系统宏观运动所具有的能量宏观动能;这两种能量统称为外储存能;轴功：系统通过机械轴与外界传递的机械功称为轴功;流动功或推动功：当工质在流进和流出控制体界面时,后面的流体推开前面的流体而前进,这样后面的流体对前面的流体必须作推动功;因此,流动功是为维持流体通过控制体界面而传递的机械功,它是维持流体正常流动所必须传递的能量; 焓：流动工质向流动前方传递的总能量中取决于热力状态的那部分能量;对于流动工质,焓=内能+流动功,即焓具有能量意义；对于不流动工质,焓只是一个复合状态参数;稳态稳流工况：工质以恒定的流量连续不断地进出系统,系统内部及界面上各点工质的状态参数和宏观运动参数都保持一定,不随时间变化,称稳态稳流工况;技术功：在热力过程中可被直接利用来作功的能量,称为技术功;动力机：动力机是利用工质在机器中膨胀获得机械功的设备;压气机：消耗轴功使气体压缩以升高其压力的设备称为压气机;节流：流体在管道内流动,遇到突然变窄的断面,由于存在阻力使流体压力降低的现象;2.常用公式 外储存能： 宏观动能：221mc E k =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 ++=2212．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 duv =,⎰=∆21dT 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 3．1020121221t c t c dt c dt c dt c u t vmt vmt 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⎰=∆21dT 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．∑∑====+++=ni i i ni i n u m U U U U U1121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 dhp =,dT c h p ⎰=∆21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5．)(12T T c h p -=∆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,用定值比热计算 6221211201t t t t t p p p pmpm t h c dt c dt c dt c t c t ∆==-=⋅-⋅⎰⎰⎰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用平均比热计算 7．把()T f c p =的经验公式代入⎰=∆21dT c h p 积分;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,用真实比热公式计算 8.∑∑====+++=ni i i n i i n h m H H H H H1121由理想气体组成的混合气体的焓等于各组成气体焓之和,各组成气体焓又可表示为单位质量焓与其质量的乘积;9．热力学第一定律能量方程CVS dE W m gz C h m gz C h Q ++⎪⎭⎫⎝⎛++-⎪⎭⎫ ⎝⎛++=δδδδ11211222222121适用于任何工质,任何热力过程;10．s w gdz dc q dh δδ---=221 适用于任何工质,稳态稳流热力过程 11．s w q dh δδ-=适用于任何工质稳态稳流过程,忽略工质动能和位能的变化;12．⎰-=∆21vdp q h适用于任何工质可逆、稳态稳流过程,忽略工质动能和位能的变化; 13．⎰-=∆21vdp h适用于任何工质可逆、稳态稳流绝热过程,忽略工质动能和位能的变化; 14．q h =∆适用于任何工质可逆、稳态稳流定压过程,忽略工质动能和位能的变化; 15．0=∆h适用于任何工质等焓或理想气体等温过程; 熵的变化： 1．⎰=∆21Tqs δ适用于任何气体,可逆过程; 2．g fs s s ∆+∆=∆f s ∆为熵流,其值可正、可负或为零；g s ∆为熵产,其值恒大于或等于零; 3．12lnT T c s v=∆理想气体、可逆定容过程 4．12lnT T c s p=∆理想气体、可逆定压过程 5．2112ln lnp pR v v R s ==∆理想气体、可逆定温过程 6．0=∆s 定熵过程121212121212ln lnln lnln ln p p c v v c p p R T T c v v R T T c s v p pv +=-=+=∆适用于理想气体、任何过程 功量：膨胀功容积功： 1．pdv w =δ 或⎰=21pdv w适用于任何工质、可逆过程 2．0=w适用于任何工质、可逆定容过程 3．()21w p v v =-适用于任何工质、可逆定压过程 4．12lnv v RT w =适用于理想气体、可逆定温过程 5．u q w ∆-=适用于任何系统,任何工质,任何过程; 6．q w =适用于理想气体定温过程; 7．u w ∆-=适用于任何气体绝热过程; 8．dT C w v ⎰-=21适用于理想气体、绝热过程 9．()()⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--=--=--=∆-=-k k p p k RT T T R k v p v p k uw 1121212211111111适用于理想气体、可逆绝热过程 10．()()()11111111121212211≠⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--=--=--=-n p p n RT T T R n v p v p n w n n 适用于理想气体、可逆多变过程 流动功: 1122v p v p w f-=推动1kg 工质进、出控制体所必须的功; 技术功: 1．s tw z g c w +∆+∆=221 热力过程中可被直接利用来作功的能量,统称为技术功; 2．s tw gdz dc w δδ++=221 适用于稳态稳流、微元热力过程 3．2211v p v p w w t-+=技术功等于膨胀功与流动功的代数和; 4．vdp w t-=δ适用于稳态稳流、微元可逆热力过程 5．⎰-=21vdp w t适用于稳态稳流、可逆过程 热量：1．TdS q =δ适用于任何工质、微元可逆过程;2．⎰=21Tds q适用于任何工质、可逆过程 3．W UQ +∆=适用于mkg 质量任何工质,开口、闭口,可逆、不可逆过程 4．w u q +∆=适用于1kg 质量任何工质,开口、闭口,可逆、不可逆过程 5．pdv du q +=δ适用于微元,任何工质可逆过程; 6．⎰+∆=21pdv uq适用于任何工质可逆过程; 7.2222212Q h C gZ m δδ⎛⎫=++-⎪⎝⎭2111112S CV h C gZ m W dE δδ⎛⎫++++ ⎪⎝⎭适用于任何工质,任何系统,任何过程; 8．s w gdz dc dh q δδ+++=221适用于微元稳态稳流过程9．t w h q +∆= 适用于稳态稳流过程 10．u q ∆=适用于任何工质定容过程 11．()12T T c q v-=适用于理想气体定容过程; 12．h q ∆=适用于任何工质定压过程 13．()12T T c q p-=适用于理想气体、定压过程 14．0=q适用于任何工质、绝热过程 15．()()1112≠---=n T T c n kn q v 适用于理想气体、多变过程第四章 理想气体的热力过程及气体压缩1.基本概念分析热力过程的一般步骤：1.依据热力过程特性建立过程方程式,p=fv ；2.确定初、终状态的基本状态参数；3.将过程线表示在p-v 图及T —s 图上,使过程直观,便于分析讨论;4.计算过程中传递的热量和功量;绝热过程：系统与外界没有热量交换情况下所进行的状态变化过程,即0=q δ或0=q 称为绝热过程; 定熵过程：系统与外界没有热量交换情况下所进行的可逆热力过程,称为定熵过程; 多变过程：凡过程方程为=n pv 常数的过程,称为多变过程;定容过程：定量工质容积保持不变时的热力过程称为定容过程;定压过程：定量工质压力保持不变时的热力过程称为定压过程;定温过程：定量工质温度保持不变时的热力过程称为定温过程;单级活塞式压气机工作原理：吸气过程、压缩过程、排气过程,活塞每往返一次,完成以上三个过程; 活塞式压气机的容积效率：活塞式压气机的有效容积和活塞排量之比,称为容积效率;活塞式压气机的余隙：为了安置进、排气阀以及避免活塞与汽缸端盖间的碰撞,在汽缸端盖与活塞行程终点间留有一定的余隙,称为余隙容积,简称余隙; 最佳增压比：使多级压缩中间冷却压气机耗功最小时,各级的增压比称为最佳增压比;压气机的效率：在相同的初态及增压比条件下,可逆压缩过程中压气机所消耗的功与实际不可逆压缩过程中压气机所消耗的功之比,称为压气机的效率; 热机循环：若循环的结果是工质将外界的热能在一定条件下连续不断地转变为机械能,则此循环称为热机循环; 气体主要热力过程的基本公式多变指数n ：z 级压气机,最佳级间升压比：i 1z1p p β＋＝第五章 热力学第二定律 1.基本概念 热力学第二定律：开尔文说法：只冷却一个热源而连续不断作功的循环发动机是造不成功的;克劳修斯说法：热不可能自发地、不付代价地从低温物体传到高温物体;第二类永动机：从单一热源取得热量,并使之完全转变为机械能而不引起其他变化的循环发动机,称为第二类永动机;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;孤立系统熵增原理：任何实际过程都是不可逆过程,只能沿着使孤立系统熵增加的方向进行; 定熵过程：系统与外界没有热量交换情况下所进行的可逆热力过程,称为定熵过程;热机循环：若循环的结果是工质将外界的热能在一定条件下连续不断地转变为机械能,则此循环称为热机循环;制冷：对物体进行冷却,使其温度低于周围环境温度,并维持这个低温称为制冷;制冷机：从低温冷藏室吸取热量排向大气所用的机械称为制冷机;热泵：将从低温热源吸取的热量传送至高温暖室所用的机械装置称为热泵;理想热机：热机内发生的一切热力过程都是可逆过程,则该热机称为理想热机;卡诺循环：在两个恒温热源间,由两个可逆定温过程和两个可逆绝热过程组成的循环,称为卡诺循环;卡诺定理：1．所有工作于同温热源与同温冷源之间的一切可逆循环,其热效率都相等,与采用哪种工质无关; 2．在同温热源与同温冷源之间的一切不可逆循环,其热效率必小于可逆循环; 自由膨胀：气体向没有阻力空间的膨胀过程,称为自由膨胀过程; 2.常用公式 熵的定义式：⎰=∆21Tqs δ J/kg K工质熵变计算：12s s s -=∆,⎰=0ds工质熵变是指工质从某一平衡状态变化到另一平衡状态熵的差值;因为熵是状态参数,两状态间的熵差对于任何过程,可逆还是不可逆都相等;1．1212ln ln v vR T T c s v +=∆理想气体、已知初、终态T 、v 值求 ΔS;2．1212ln ln P PR T T c s P -=∆理想气体已知初、终态T 、P 值求 ΔS;3．1212ln ln P Pc v v c s v P +=∆理想气体、已知初、终态P 、v 值求 ΔS; 4．固体及液体的熵变计算：12ln ,T T mc s T mcdTds =∆=5．热源熵变：TQ s =∆ 克劳修斯不等式：0≤⎰rT Qδ任何循环的克劳修斯积分永远小于零,可逆过程时等于零; 闭口系统熵方程：∑=∆=∆∆+∆=∆ni i iso sur sys iso s s s s s 1或式中： ΔS sys ——系统熵变； ΔS sur ——环境熵变；ΔS I ——某子系统熵变;开口系统熵方程：1122s m s m s s s sur sys iso -+∆+∆=∆式中：m 2s 2——工质流出系统的熵；m 1s 1——工质流入系统的熵; 不可逆作功能力损失： ISO S T W∆=∆0式中：T 0——环境温度；ΔS ISO ——孤立系统熵增;第八章 湿空气 1.基本概念湿空气：干空气和水蒸气所组成的混合气体; 饱和空气：干空气和饱和水蒸气所组成的混合气体;未饱和空气：干空气和过热水蒸气所组成的混合气体;绝对湿度：每立方米湿空气中所含有的水蒸气质量;饱和绝对湿度：在一定温度下饱和空气的绝对湿度达到最大值,称为饱和绝对湿度相对湿度：湿空气的绝对湿度v ρ与同温度下饱和空气的饱和绝对湿度s ρ的比值含湿量比湿度：在含有1kg 干空气的湿空气中,所混有的水蒸气质量饱和度：湿空气的含湿量d 与同温下饱和空气的含湿量d s 的比值湿空气的比体积：在一定温度T 和总压力p 下,1kg 干空气和水蒸气所占有的体积湿空气的焓： 1kg 干空气的焓和水蒸气的焓的总和; 第十一章 制 冷 循 环 1．基本概念制冷：对物体进行冷却,使其温度低于周围环境的温度,并维持这个低温称为;空气压缩式制冷：将常温下较高压力的空气进行绝热膨胀,获得低温低压的空气;蒸汽喷射制冷循环：用引射器代替压缩机来压缩制冷剂,以消耗蒸汽的热能作为补偿来实现制冷的目的;蒸汽喷射制冷装置：由锅炉、引射器或喷射器、冷凝器、节流阀、蒸发器和水泵等组成;吸收式制冷：利用制冷剂液体气化吸热实现制冷,它是直接利用热能驱动,以消耗热能为补偿将热量从低温物体转移到环境中去;吸收式制冷采用的工质是两种沸点相差较大的物质组成的二元溶液,其中沸点低的物质为制冷剂,沸点高的物质为吸收剂; 热泵：是一种能源提升装置,以消耗一部分高位能机械能、电能或高温热能等为补偿,通过热力循环,把环境介质水、空气、土壤中贮存的不能直接利用的低位能量转换为可以利用的高位能;影响制冷系数的主要因素：降低制冷剂的冷凝温度即热源温度和提高蒸发温度冷源温度,都可使制冷系数增高; 2．常用公式制冷系数：210q w ε==收获消耗空气压缩式制冷系数 1122111111T p T p κκε-==-⎛⎫- ⎪⎝⎭或1121T T T ε=-卡诺循环的制冷系数：11,31c T T T ε=-习题答案2-5当外界为标准状态时,一鼓风机每小时可送300 m 3的空气,如外界的温度增高到27℃,大气压降低到,而鼓风机每小时的送风量仍为300 m 3,问鼓风机送风量的质量改变多少解：同上题2130099.3101.32512()()100021287300273v p p m m m R T T =-=-=-⨯＝2－14 如果忽略空气中的稀有气体,则可以认为其质量成分为%2.232=go ,%8.762=N g ;试求空气的折合分子量、气体常数、容积成分及在标准状态下的比容和密度; 解：折合分子量28768.032232.011+==∑ii Mg M ＝气体常数86.2883140==M R R ＝288)/(K kg J • 容积成分2/22Mo M g r o o =＝％ =2N r1－％＝％标准状态下的比容和密度4.2286.284.22==M ρ＝ kg /m 3ρ1=v ＝ m 3/kg2—181天然气在标准状态下的密度；2各组成气体在标准状态下的分压力; 解：1密度(97160.6300.18440.18580.2441.8328)/100i i M rM ==⨯+⨯+⨯+⨯+⨯+⨯∑ ＝30/736.04.2248.164.22m kg M ===ρ 2各组成气体在标准状态下分压力 因为：p r p i i ===325.101*%974CH p3－8 容积由隔板分成两部分,左边盛有压力为600kPa,温度为27℃的空气,右边为真空,容积为左边5倍;将隔板抽出后,空气迅速膨胀充满整个容器;试求容器内最终压力和温度;设膨胀是在绝热下进行的;解：热力系：左边的空气 系统：整个容器为闭口系统 过程特征：绝热,自由膨胀 根据闭口系统能量方程WU Q +∆=绝热0=Q自由膨胀W ＝0 因此ΔU=0。
工程热力学第一章基本概念
受重力影响，大部分热力系统内部存在压力变化，但该变化相对很小，通常忽略不计。 The variation of pressure as a result of gravity in most thermodynamic system is relatively small and usually disregarded
热力学温标（Kelvin scale）：纯水三相点温度为273.16K，每1K为水三相点温度的1/273.16。
朗肯温标（Rankine scale）：以绝对零度为起点的华氏温标
温标之间的换算
基本状态参数——压力（Pressure）
微观概念：大量分子碰撞器壁的结果。
单位面积上的压力
分子浓度
平均平动动能
在没有外来影响的情况下，两物体相互作用最终达到相同的冷热状况。
热力学第零定律 1931年 T
热力学第一定律 18401850年 E
热力学第二定律 18541855年 S
热力学第三定律 1906年 S基准
闭口系统的质量保持恒定
开口系统（Open system）：有物质流穿过边界的系统，又称为控制体积或控制体(Control volume)。
开口系统的界面称为控制界面。
开口系统和闭口系统都可能与外界发生能量（功和热）传递。
闭口系统与开口系统
绝热系统（Adiabatic system）：系统与外界之间没有热量传递的系统。
化学平衡（ Chemical equilibrium ） 系统中化学成分不随时间变化 if its chemical position does not change with time. That is, no chemical reactions occur. 化学反应——化学不平衡势
工程热力学 基本知识点
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。
(完整版)工程热力学知识总结
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。
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。
工程热力学知识点总结
工程热力学知识点总结工程热力学知识点总结总结是指对某一阶段的工作、学习或思想中的经验或情况加以总结和概括的书面材料，它可以帮助我们总结以往思想，发扬成绩，为此要我们写一份总结。
你想知道总结怎么写吗？下面是小编帮大家整理的工程热力学知识点总结，欢迎大家分享。
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》 第一章—基本概念
状态参数的分类
★ 基本状态参数：可以直接测量的状态参数。 如压力p、温度T、比体积v。 ★ 导出状态参数：由基本状态参数间接求得的 参数。 如内能U、焓H、熵S等。
1. 压力
● 压力的定义
◆ 沿垂直方向作用在单位面积上的力称为压
力（即物理中压强）。
◆ 对于容器内的气态工质来说，压力是大量 气 体分子作不规则运动时对器壁单位面积撞 击 作用力的宏观统计结果。
压力的单位
压力的单位是N/m2 ，符号是帕（Pa）
常用压力单位的换算见附表1（222页）
1 atm = 760 mmHg = 1.013105 Pa
1 at = 1 kgf/ cm2 = 9.8067 104 Pa
1 MPa = 106Pa＝ 103kPa＝ 10bar
压力的表示方法
◆ 绝对压力（p）、表压力（pg）、
如果系统的宏观状态不随时间变化，则该系
统处于平衡状态。
● 不能把平衡态简单地说成不随时间而改变的状态， 也不能说成外界条件不变的状态。
平衡态是指系统的宏观性质不随时间变化的状态。 ● 平衡与均匀：均匀系统一定处于平衡状态，
反之则不然。
● 实现平衡的条件
◆ 热平衡 ◆ 力平衡 ◆ 相平衡 ◆ 化学平衡 温度相等 压力相等 各相间化学位相等 反应物与生成物化学 位相等
2. 温度
◆ 传统：温度是物体冷热程度的标志。
◆ 微观：温度是衡量分子平均动能的量度。
T 0.5 m c2 T=0 0.5 m c2=0 分子一切运动停止，零动能。
● 热力学第零定律
◆ 热平衡：不同物体的冷热程度相同，则它们处于热平衡。 ◆ 热力学第零定律（热力学中的一个基本实验结果）： 若两个热力系分别与第三个热力系处于热平衡，那么这 两个热力系也处于热平衡。
工程热力学-1第一章 基本概念
例1－2 P23 可逆过程功的计算关键：找到p和v之间的关系
三、过程热量
系统与外界之间依靠温差传递的能量称为热量。 符号：Q ；单位：J 或kJ。
单位质量工质所传递的热量用q 表示，单位为 J/kg 或 kJ/kg。
热量正负的规定： 系统吸热：q > 0 系统放热：q < 0
热量和功量都是系统与外界在相互作用的过程 中所传递的能量，都是过程量而不是状态量
热量如何表达？
热量是否可以用类似于功的
？ 式子表示？
Entropy
引入“熵”
清华大学刘仙洲教授 命名为“熵”
在可逆过程中，系统与外界交换的热量与功量
的计算公式具有相的形式。
功量：
热量：
w pdv
qqTTds?
2
w 1 pdv
2
q 1 Tds
条件 准静态或可逆
可逆
s 称为比熵。比熵同比体积 v 一样是工质的状态 参数。
比熵的定义式：ds q
T
（可逆过程）
比熵的单位为J/ (kg·K) 或 kJ/ (kg·K)
对于质量为m的工质，
Q TdS
2
Q 1 TdS
S为质量为 m 的工质的熵，单位是 J/K。
示热图
2
w 1 pdv
2
q 1 Tds
在可逆过程中单位 质量工质与外界交换 的 热 量 可 以 用 T-s 图 （温熵图）上过程曲 线下的面积来表示。
消除一种 不平衡势差
达到某一 方面平衡
消除一种能量 传递方式
状态公理 对于组成一定的物质系统，该系统平衡态的
独立状态参数有 n +1
n－表示系统与外界进行准静功交换的数目
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分子浓度 平均平动动能
比例常数 热力学温度
阐明了气体压力的本质，揭示了气体压力与温度之间的内在联系。
宏观定义： p F f
整个容器壁受到的力 容器壁的总面积
温度的测量
温度计
物质 （水银，铂电阻）
特性 （体积膨胀，阻值）
基准点 刻度
温标
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。
唯一确定的值。 2.工质状态变化时，状态参数的变化值仅与初、终状
态相关，而与状态变化的途径无关。 ——状态参数的积分特征
状态参数的积分特征
状态参数的数学特征是点函数。 1
a
热力系统由状态1变化到状态2， z 为状态参数，则有：
2 b
2
2
2
dz dz dz z2 z1
1
1,a
1,b
dz 0
绝热系 绝功系
是否传热、功、质 非孤立系 孤立系
热力系统
1
m
WQ
4
1 开口系
2
1+2 闭口系
1+2+3 绝热闭口系
1+2+3+4 孤立系
3
非孤立系＋相关外界
＝孤立系
简单可压缩系统
最重要的系统
简单可压缩系统
只交换热量和一种准静态的容积变化功
容积变化功
压缩功膨 胀功
系统的内部状况
其它分类方式
比参数：
vV
uU
h H
s S
m
m
m
m
比容
比内能 比焓
比熵
单位：/kg /kmol 具有强度量的性质
基本状态参数（Basic state properties）
基本状态参数：可以直接或间接地用仪表测量 的状态参数（方便测量）。
温度（T） 压力（P）
比容（v）或密度（ρ）
基本状态参数——温度（temperature）
常见状态参数：温度（T），压力（P），比容（v）， 内能（u），焓（h），熵（s）等
状态参数的微分特征
设 z =z (x , y)
dz是全微分
dzxzy
z dxyx
dy
充要条件：
2z 2z xy yx
可判断是否是状态参数
强度参数与广延参数
强度参数：与物质的量无关的参数 如压力 p、温度T
广延参数：与物质的量有关的参数可加性 如 质量m、容积 V、内能 U、焓 H、熵S
温标之间的换算
T[K]t[OC]273.15 t[OC]5(t[F]32)
9 t[F]t[R]459.67
基本状态参数——压力（Pressure）
气体的压力：通常用垂直作用于器壁单位面积上的力 来表示结果。
单位面积 上的压力
p2nm2 2nBT
常用压力单位（Units）
SI规定压力单位为帕斯卡（Pa），1Pa＝1N/m2
常用压力单位有：巴（bar），标准大气压（atm），工程
大气压（at），毫米汞柱（mmHg），毫米水柱（mmH2O）
1 kPa = 103 Pa
1bar = 105 Pa
换 1 MPa = 106 Pa
算 关
1 atm = 760 mmHg = 1.013105 Pa
温度的一般解释：冷热程度的度量。 温度的微观概念：大量分子热运动的强烈程度。
平均平动动能
m 2 BT
温度
2
温度的热力学定义：
比例常数
处于同一热平衡状态的各个热力系，必定有某一宏观特 征彼此相同，用于描述此宏观特征的物理量即为温度。
是确定一个系统是否与其它系统处于热平衡的物理量。
热力学第零定律
热平衡（Thermal equilibrium） 在没有外来影响的情况下， 两物体相互作用最终达到相 同的冷热状况。
只交换热
系统、边界与外界（环境）
边界特性
固定、活动 fixed 、 movable
真实、虚构 real 、 imaginary
闭口系统与开口系统
闭口系统（Closed system）：没有物质穿过 边界的系统，又称为质量控制系统（Control mass）。 闭口系统的质量保持恒定
开口系统（Open system）：有物质流穿过 边界的系统，又称为控制体积或控制体 (Control volume)。 开口系统的界面称为控制界面。 开口系统和闭口系统都可能与外界发生能量 （功和热）传递。
绝热系统与孤立系统
绝热系统（Adiabatic system）：系统 与外界之间没有热量传递的系统。
孤立系统（Isolated system）：系统与 外界之间不发生任何能量传递和物质交 换的系统
热力系统分类
以系统与外界关系划分：
有
是否传质
开口系
无 闭口系
是否传热 是否传功
非绝热系 非绝功系
相态
单相系 复相系（多相系）
工质种类
单元系 多元系
物理化学性质
均匀系 非均匀系
第二节 热力状态及状态参数
状态与状态参数 基本状态参数 强度性参数与广延性参数
状态与状态参数
状态（State）：某瞬间热力系所呈现的宏观状况 状态参数（State properties）：描述热力状态的物理量 状态参数的特征： 1.状态参数是状态的函数，状态确定时，状态参数有
1906年 S基准
温标（Temperature scale）
温标：温度的数值标尺。需规定基本定点和每一度的数值。
热力学温标（Kelvin scale）：纯水三相点温度为273.16K， 每1K为水三相点温度的1/273.16。 摄氏温标（Celsius scale）： 1标准大气压下冰熔点温度为 0℃，沸点温度为100℃。 华氏温标（Fahrenheit scale）：将冰与盐混和后，所能达 到的最低温度定为0℉，而概略的将人体温度定为100℉。 朗肯温标（Rankine scale）：以绝对零度为起点的华氏温 标
系统、边界与外界（环境）
外界（surroundings） ：边界以外与系 统相互作用的物体，成为外界或环境。
边界（boundary） ：分隔系统与外界 的分界面
系统与外界的作用都通过边界
系统、边界与外界（环境）
热力系统选取的人为性
过热器 汽轮机
锅
炉
发电机
凝 汽 器
给水泵
只交换功 既交换功 也交换热
温度测量的理论基础 热力学第零定律（The Zeroth Law of Thermodynamics）
如果两个系统分别与第三个系统处于热平衡，则 两个系统彼此必然处于热平衡。
热力学四定律
热力学第零定律 热力学第一定律 热力学第二定律 热力学第三定律
1931年
T
18401850年 E
18541855年 S