功和热量是过程量
工程热力学 第五章 思考题
工程热力学第五章思考题工程热力学第五章思考题 5-1 热力学第二定律的下列说法能否成立 1功量可以转换成热量但热量不能转换成功量。
答违反热力学第一定律。
功量可以转换成热量热量不能自发转换成功量。
热力学第二定律的开尔文叙述强调的是循环的热机但对于可逆定温过程所吸收的热量可以全部转换为功量与此同时自身状态也发生了变化。
从自发过程是单向发生的经验事实出发补充说明热不能自发转化为功。
2自发过程是不可逆的但非自发过程是可逆的。
答自发过程是不可逆的但非自发过程不一定是可逆的。
可逆过程的物理意义是一个热力过程进行完了以后如能使热力系沿相同路径逆行而回复至原态且相互作用中所涉及到的外界也回复到原态而不留下任何痕迹则此过程称为可逆过程。
自发过程是不可逆的既不违反热力学第一定律也不违反第二定律。
根据孤立系统熵增原理可逆过程只是理想化极限的概念。
所以非自发过程是可逆的是一种错误的理解。
3从任何具有一定温度的热源取热都能进行热变功的循环。
答违反普朗克-开尔文说法。
从具有一定温度的热源取热才可能进行热变功的循环。
5-2 下列说法是否正确 1系统熵增大的过程必须是不可逆过程。
答系统熵增大的过程不一定是不可逆过程。
只有孤立系统熵增大的过程必是不可逆的过程。
根据孤立系统熵增原理非自发过程发生必有自发补偿过程伴随由自发过程引起的熵增大补偿非自发过程的熵减小总的效果必须使孤立系统上增大或保持。
可逆过程只是理想化极限的概念。
2系统熵减小的过程无法进行。
答系统熵减小的过程可以进行比如系统的理想气体的可逆定温压缩过程系统对外放热熵减小。
3系统熵不变的过程必须是绝热过程。
答可逆绝热过程就是系统熵不变的过程但系统熵不变的过程可能由于熵减恰等于各种原因造成的熵增不一定是可逆绝热过程。
4系统熵增大的过程必然是吸热过程它可能是放热过程吗答因为反应放热所以体系的焓一定减小。
但体系的熵不一定增大因为只要体系和环境的总熵增大反映就能自发进行。
热力学(一)
热力学（一）热力学是从能量守恒和转化的角度来研究热运动规律的。
在热力学中，常把所研究的物体系统称为热力学系统或简称系统，热力学系统可以是气体，也可以是固体、液体，不论是固体、液体还是气体，热力学系统都是由大量粒子构成的，在热力学中，往往不考虑系统整体的机械运动，而是从能量的观点出发，研究在系统状态变化过程中有关热功转换的关系和条件等问题。
因此，在热力学中，表征系统状态的参量尤为重要。
（问：若热力学系统为气体，描述气体的状态参量是什么？）这一章共讲七个问题，首先介绍热力学中常用的三个物理量。
—、功、热量、内能事实证明，热力学系统的状态变化，总是通过外界对系统作功或向系统传递热量、或两者兼施并用来完成的。
取水为系统，它在一个大气压下从状态1（),1T P 变到状态2（2,T P ），一种方法是使容器直接与热源接触（外界传递热量给系统）使水温上升，这就是通常所说的热传递；另一种方法是在水中置一叶轮，叶轮搅动（外界对系统作功）使水温上升，这就是通常所说的做功生热。
两者方式虽不同，但导致相同的状态变化，都使水从状态1变到状态2。
可以看出做功和传递热量是等效的，一定量的功相当于一定量的热，热功之间的当量式为1卡=4、186焦耳，在国际单位制中，无论A 还是Q 均用焦耳作单位。
需要强调的是：外界对系统做功或向系统传递热量虽有等效的一面，但两者是有本质区别的：做功是能量传递的宏观形式，系统（水）与外界物体（叶轮）发生了宏观的相对位移，所起的作用是物体的有规则的运动与系统内分子无规则运动之间的转换。
热交换是热现象，而热现象是大量分子无规则运动的体现，热交换是通过分子的碰撞或热辐射来完成的，是热源中分子无规则运动与系统内分子无规则运动之间的转换，虽也是能量传递的宏观形式，但和物质的微观运动有紧密的联系。
系统的状态发生变化时，只要初、末状态给定，则不论所经历的过程有何不同，外界对系统所做的功和向系统所传递热量的总和总是恒定不变的，都使系统能量增加。
第十二章 第一讲 热力学第一定律及应用
1
第十二章 热力学基础 ( 第一讲 )
§12-1 准静态过程 功 一、准静态(平衡)过程 热量
本讲主要内容：
热力学第一定律
系统从一个平衡态到另一平衡态所经过的每一中间状态均可 近似当作平衡态的过程 . p
一个平衡态对应 p-V 图上一个点. 一个准静态过程对应 p-V 图上一条曲线.
说明: 1. 准静态过程与实际过程. 弛豫时间 ： 0 系统由平衡被破坏到恢复平衡所需的时间. 过程的进行满足 t > 时， 实际过程可以当成准静态过程处理. 2. 本章只讨论准静态过程.
四).绝热过程绝缘壁 Nhomakorabea特点： dQ 0 系统与外界无热量交换的过程，称为绝热过程 . 1. 绝热过程中的功和热量
作功 dW PdV dE CV ,m dT S 绝热过程中，系统对外界所作的功等于系统内能增量的负值. 吸热
Q0
WS E CV ,m (T2 T1 )
W
1.等压过程中的功和热量
作功 W p
p
0
p (V1,T1)
(V2,T2)
V
V2
V1
PdV P(V2 V1 )
Q
R(T2 T1 ) 吸热 dQ dE pdV p
Q p E W p (CV ,m R)(T2 T1 )
V1
V2
等压过程中, 系统从外界吸收的热量 一部分用来增加系统内能，另一 部分使系统对外界作功.
一定量气体体积保持不变的过程，称为等体过程. pV 特点： R(常量) dV 0(V 常量) T 1
等体过程方程 pT C 1.等体过程中的功和热量
作功 吸热 或
p (p2,T2)
大学物理同步训练第09章热力学基础
第九章 热力学基础一、选择题1. 如图1所示，一定量的理想气体，由平衡状态A 变到平衡状态B （p A =p B ），则无论经过的是什么过程，系统必然（A ）对外做正功（B ）内能增加 （C ）从外界吸热（D ）向外界放热答案：B分析：功和热量为过程量，其大小、正负与过程有关，故A 、C 、D 选项错误；内能（温度）为状态量，与过程无关。
由图可知，B 点内能高于A 点（由内能公式E =ipV 2⁄可得，式中i 为气体分子自由度，见《气体动理论》选择题1）。
2. 对于室温下的单原子分子理想气体，在等压膨胀的情况下，系统对外所做的功与从外界吸收的热量之比W Q ⁄等于（A ）23⁄（B ）12⁄ （C ）25⁄ （D ）27⁄ 答案：C分析：由等压过程公式∆Q:∆E:∆W =(i +2):i:2可得W Q ⁄=2(3+2)=25⁄⁄。
3. 压强、体积、温度都相等的常温下的氧气和氦气，分别在等压过程中吸收了相等的热量，它们对外做的功之比为（A ）1：1（B ）5：9 （C ）5：7 （D ）9：5 答案：C分析：（参考选择题2）可得∆W =2i +2∆Q → ∆W O 2∆W He =2∆Q (i O 2+2)⁄2∆Q (i He +2)⁄=3+25+2=57 关于自由度i 可参考《气体动理论》选择题1。
4. 在下列理想气体过程中，哪些过程可能发生？（A ）等体积加热时，内能减少，同时压强升高（B ）等温压缩时，压强升高，同时吸热（C ）等压压缩时，内能增加，同时吸热（D ）绝热压缩时，压强升高，同时内能增加答案：D分析：热力学第一定律∆Q =∆E +∆W （其中∆Q 为系统吸收的热量，∆E 为系统内能的增量，∆W 为系统对外所做的功）。
等体过程，∆W =0，吸收热量∆Q >0，则∆E >0，系统内能增加，故A 错误；等温压缩，∆W <0，温度不变即∆E =0，故∆Q <0，系统放热，故B 错误；等压压缩，∆W <0，由等压过程公式（见选择题2）可知∆E <0，∆Q <0，系统内能减小，且系统放热，故C 错误；绝热压缩时，∆Q =0，∆W <0，故∆E >0，系统内能增加，由绝热过程曲线可知压强升高，故D 正确。
工程热力学 第五章 思考题
工程热力学第五章思考题5-1 热力学第二定律的下列说法能否成立？（1）功量可以转换成热量，但热量不能转换成功量。
答：违反热力学第一定律。
功量可以转换成热量，热量不能自发转换成功量。
热力学第二定律的开尔文叙述强调的是循环的热机，但对于可逆定温过程，所吸收的热量可以全部转换为功量，与此同时自身状态也发生了变化。
从自发过程是单向发生的经验事实出发，补充说明热不能自发转化为功。
（2）自发过程是不可逆的，但非自发过程是可逆的。
答：自发过程是不可逆的，但非自发过程不一定是可逆的。
可逆过程的物理意义是：一个热力过程进行完了以后，如能使热力系沿相同路径逆行而回复至原态，且相互作用中所涉及到的外界也回复到原态，而不留下任何痕迹，则此过程称为可逆过程。
自发过程是不可逆的，既不违反热力学第一定律也不违反第二定律。
根据孤立系统熵增原理，可逆过程只是理想化极限的概念。
所以非自发过程是可逆的是一种错误的理解。
（3）从任何具有一定温度的热源取热，都能进行热变功的循环。
答：违反普朗克-开尔文说法。
从具有一定温度的热源取热，才可能进行热变功的循环。
5-2 下列说法是否正确？（1）系统熵增大的过程必须是不可逆过程。
答：系统熵增大的过程不一定是不可逆过程。
只有孤立系统熵增大的过程必是不可逆的过程。
根据孤立系统熵增原理，非自发过程发生必有自发补偿过程伴随，由自发过程引起的熵增大补偿非自发过程的熵减小，总的效果必须使孤立系统上增大或保持。
可逆过程只是理想化极限的概念。
（2）系统熵减小的过程无法进行。
答：系统熵减小的过程可以进行，比如系统的理想气体的可逆定温压缩过程，系统对外放热，熵减小。
（3）系统熵不变的过程必须是绝热过程。
答：可逆绝热过程就是系统熵不变的过程，但系统熵不变的过程可能由于熵减恰等于各种原因造成的熵增，不一定是可逆绝热过程。
（4）系统熵增大的过程必然是吸热过程，它可能是放热过程吗？答：因为反应放热，所以体系的焓一定减小。
但体系的熵不一定增大，因为只要体系和环境的总熵增大反映就能自发进行。
热力学第一定律 (2)
C p ,m = CV ,m + R
5 7 8 （ R、 R、 R ） 2 2 2
泊松系数 (摩尔热容比 ) :
γ =
C p， m CV , m
i R+R i+2 2 = = i i R 2
5 7 8 （ 、 、） 3 5 6
例3.6 1mol 单原子理想气体分别经历等体过程 K。 和等压过程使温度由 300 K 升高到 350 K。求这 两过程中气体各吸收了多少的热量、 两过程中气体各吸收了多少的热量、增加了多少 内能以及对外做了多少功？ 内能以及对外做了多少功？ 解：（1）等体过程：等体过程中气体不对外做功 ：（1 等体过程：
γpdV +Vdp = 0 分离变量得
分离变量得
dp dV +γ =0 p V
看做常数， 把γ看做常数，积分
ln p + γ ln V = C
pV = C1
利用理想气体状态方程 pV = νRT 可得
γ
TV γ −1 = C2
P γ −1T −γ = C3
这就是理想气体的绝热方程 这就是理想气体的绝热方程
pV γ = C 1
TV γ −1 = C 2
泊松方程
p γ −1T −γ = C 3
●绝热自由膨胀过程
※ 非准静态过程 ※服从热力学第一定律 ※ Q=0, A=0
＊绝热自由膨胀----非准静态过程 绝热自由膨胀 非准静态过程
※ Q=0, A=0
∆E = 0
T1 = T 2
p1 = 2 p 2
Qab = paVa ln 3 > 0 7 Qbc = − paVa < 0 3
5 Qca = paVa > 0 3
功和热量是过程量
T2
内能的增量
E CV dT CV (T2 T1 )
T1
T2
等压过程吸收的热量，一部分用来对外作功，其
余部分则用来增加其内能。
3、 等温过程 等温过程方程 内能的增量
pV C
E 0
恒 温 热 源
V1 S p
l
V2
S
功 A
V2 V1
pdV
证明 空气的 可以从下式算出 B
A
ln p1 ln p0 ln p1 ln p2
C
C
证
Ⅰ(p1,V1,T0)
1
绝热
Ⅱ(p0,V,T)
绝热
Ⅲ(p2,V,T0)
p0 T p2 T0
p1 T0 p0 T
1
p0T
1
pT
1 2 0
1 1 p1 p0 p0 p2
p1 1 p2 ( ) ( ) p0 p0 ln p1 ln p0 ln p1 ln p2
p1 p2 ( 1) ln ln p0 p0
例 温度为25℃，压强为1atm 的1mol 刚性双原子分子理想气 体经等温过程体积膨胀至原来的3倍。
1
2
2. 准静态过程: 在过程进行的每一时刻，系统都无限地 接近平衡态。
无限缓慢进行的过程是准静态过程,准静态过程是理想过程
3. 准静态过程的特点：可用状态参量的变化描述过程。
p
准静态过程在状态图上 可用一条曲线表示, 如图.
O
4. 实际过程的处理
准静态过程
V
过程进行时间 Δt >> 弛豫时间τ 例如实际汽缸的压缩过程 τ = 10 -3 ~ 10 -2s
功、内能、热量的区别
功-----是过程量，做功W=FS，是力作用在物体上发生了一段位移的结果。
做功的过程是二种能量在进行转化，也就是功是能量转化的量度。
例如汽车牵引力做功的效果是燃料燃烧的化学能转化为汽车的机械能。
能---是状态量，物体的内能是由物体的状态决定的，具体说是组成物质内部所有分子具有的分子动能和分子势能的总和，叫做物体的内能。
显然物体的内能与物体质量、温度、体积都有关系。
热量是物体由于温度变化而改变的内能。
所以我们只能说物体吸收了多少热量、放出了多少热量，也就是说物体的内能增加了多少，物体的内能减少了多少，而不能说这时候物体具有多少热量。
工程热力学思考题及答案(A4)
工程热力学思考题及答案第 一 章 基本概念与定义1.闭口系与外界无物质交换，系统内质量保持恒定，那么系统内质量保持恒定的热力系一定是闭口系统吗？答：不一定。
稳定流动开口系统内质量也可以保持恒定。
2.有人认为，开口系统中系统与外界有物质交换，而物质又与能量不可分割，所以开口系统不可能是绝热系。
对不对，为什么？答：这种说法是不对的。
工质在越过边界时，其热力学能也越过了边界。
但热力学能不是热量，只要系统和外界没有热量地交换就是绝热系。
3.平衡状态与稳定状态有何区别和联系，平衡状态与均匀状态有何区别和联系？答：只有在没有外界影响的条件下，工质的状态不随时间变化，这种状态称之为平衡状态。
稳定状态只要其工质的状态不随时间变化，就称之为稳定状态，不考虑是否在外界的影响下，这是他们的本质区别。
平衡状态并非稳定状态之必要条件。
物系内部各处的性质均匀一致的状态为均匀状态。
平衡状态不一定为均匀状态，均匀并非系统处于平衡状态之必要条件。
4.倘使容器中气体的压力没有改变，试问安装在该容器上的压力表的读数会改变吗？绝对压力计算公式e b p p p += )(b p p >，v b p p p -= )(b p p <中，当地大气压是否必定是环境大气压？ 答：压力表的读数可能会改变，根据压力仪表所处的环境压力的改变而改变。
当地大气压不一定是环境大气压。
环境大气压是指压力仪表所处的环境的压力。
5.温度计测温的基本原理是什么？答：温度计随物体的冷热程度不同有显著的变化。
6.经验温标的缺点是什么？为什么？答：任何一种经验温标不能作为度量温度的标准。
由于经验温标依赖于测温物质的性质，当选用不同测温物质的温度计、采用不同的物理量作为温度的标志来测量温度时，除选定为基准点的温度，其他温度的测定值可能有微小的差异。
7.促使系统状态变化的原因是什么？ 答：系统内部各部分之间的传热和位移或系统与外界之间的热量的交换与功的交换都是促使系统状态变。
工程热力学与传热学：1-5 功量与热量
对准平衡过程：
系统在整个过程中作功
pA
2
W 1 工质所作的膨胀功 。
2
w pdv 1
J kg
5. 示功图：
对一个可逆过程，体积变化功可在p-v图上用、
过程线下面的面积表示
1
2
w pdv
2. 可逆过程中系统与外界交换的热量：
q Tds
q 2
Tds
1 2
1
Q 2
TdS
1 2
1
3.示热图：
可逆过程中，热量在T-s图上用过程线下面的
面积表示
q Tds
2
q 1 Tds
T
2
q
1
T
规定：
０
➢ 系统吸热：热量为正， q > 0
系统放热：热量为负， q < 0
系统绝热： q = 0
递，传热过程中不出现能量形态的变化；
（2）功转变成热量是无条件的； 而热转变成功是有条件的。
思考 题
1. 功可以全部转变为热，但热不能全部转变为热
2. 质量相同的物体A和B ，若TA >TB，则物体Ａ具 有的热量比物体Ｂ多
可逆绝热： d s = 0
ds
s
示热图
➢ 热量是过程量：与初终状态，过程有关
1-5-3 功和热量的关系
共同点 （1）都是能量传递的度量，都是过程量； （2）只有在传递过程中才有功，热量。
区别 （1）功是有规则的宏观运动能量的传递，在作功
过程中往往伴随着能量形态的转变； 热量是大量微观粒子杂乱热运动的能量的传
pA
2
w 1 pdv
工热考试部分答案2018
不一定，稳定流动开口系统内质量也可以保持恒定，即进入系统的物质质量等于离开系统的物质质量。
不对，绝热系的绝热是指热能单独通过系统边界进行传递（传热量），随物质进出的热能（准确地说是热力学能）不在其中。
工质在越过边界时，其热力学能也越过了边界。
但热力学能不是热量，只要系统和外界没有热量交换就是绝热系。
也就是说开口绝热系在开口处与外界交换的质量（携带有能量），而非热量。
【注意区分“能量”和“热量”概念上不同】平衡状态一定是稳定状态，稳定状态则不一定是平衡状态。
只有在没有外界影响的前提条件下，工质的状态不随时间变化，这种状态才可称之为平衡状态；而只要其工质的状态不随时间变化，就可称之为稳定状态，不考虑是否是在外界的影响下，这是他们的本质区别。
平衡状态一定是稳定状态；稳定状态不一定是平衡状态。
平衡状态并非稳定状态之必要条件。
【物系内部各处的性质均匀一致的状态为均匀状态。
平衡状态不一定为均匀状态，均匀并非系统处于平衡状态之必要条件。
】不是。
热力学能是工质的状态参数，是工质的性质，是工质内部储存能量，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，是迁移能，是过程量，其大小与变化过程有关，热量不是状态参数。
无论参考坐标建立在何处，工质的总能中始终包括外部储存能，只不过参考坐标建立合适，工质的宏观动能、宏观势能的值等于零，便于计算。
氢氧燃料电池中化学能变化是主要的能量变化，因而不可忽略。
3．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。
摩尔气体常数R是基本物理常数，它与气体的种类、状态等均无关。
一种气体满足理想气体状态方程则为理想气体，那么其比热容、热力学能、焓都仅仅是温度的函数。
工程热力学期末复习题1答案
.一、判断题：1. 平衡状态一定稳定状态。
2. 热力学第一定律的实质是能量守恒定律；3．公式d u = c d t适用理想气体的任何过程。
v4．容器中气体的压力不变则压力表的读数也绝对不会改变。
5．在T—S图上，任意二条可逆绝热过程线不能相交。
6．膨胀功与流动功都是过程的函数。
7．当把一定量的从相同的初始状态压缩到相同的终状态时，以可逆定温压缩过程最为省功。
8．可逆过程是指工质有可能沿原过程逆向进行，并能恢复到初始状态的过程。
d q c c d为一过程量；9. 根据比热容的定义式，可知理想气体的pT10. 自发过程为不可逆过程，非自发过程必为可逆过程；11．在管道内作定熵流动时，各点的滞止参数都相同。
12．孤立系统的熵与能量都是守恒的。
13．闭口绝热系的熵不可能减少。
14．闭口系统进行了一个过程，如果熵增加了，则一定是从外界吸收了热量。
15．理想气体的比焓、比熵和比定压热容都仅仅取决与温度。
16．实际气体绝热节流后温度一定下降。
17．任何不可逆过程工质的熵总是增加的，而任何可逆过程工质的熵总是不变的。
18. 不可逆循环的热效率一定小于可逆循环的热效率；19．混合气体中质量成分较大的组分，其摩尔成分也一定大。
20．热力学恒等式du=Tds-pdv与过程可逆与否无关。
21．当热源和冷源温度一定，热机内工质能够做出的最大功就是在两热源间可逆热机对外输出的功。
22．从饱和液体状态汽化成饱和蒸汽状态，因为气化过程温度未变，所以焓的变ΔT=0。
Δh=c化量p=∫cdT仅适用于理想气体，不能用于实际气体。
q23．定压过程的换热量pp24．在p－v图上，通过同一状态点的定熵过程的斜率大于定温过程的斜率。
范文word.25. 压缩过程耗功是体积膨胀功，压气机耗功是技术功；26．供热量一定，用电炉取暖与用热泵式空气取暖耗电量一样多。
27．渐缩喷管出口截面参数不变，背压提高，则喷管流量下降。
28．工质在变截面管道内流动，管道的最小截面即为临界截面。
研究热力学过程中的状态量和过程量
研究热力学过程中的状态量和过程量热力学是研究物质能量转化和宏观性质变化的科学，是自然科学中的一门重要学科。
在热力学的研究中，状态量和过程量是两个核心概念，它们对于理解和描述热力学系统的性质和行为具有重要意义。
一、状态量状态量是指在热力学系统的某一特定状态下能够确定的物理量。
它们与系统的宏观性质有关，可以通过测量和计算来确定。
常见的状态量有温度、压力、体积、内能等。
首先，温度是一个常见的状态量。
它是物体分子平均动能的度量，用来描述物体的热平衡状态。
温度的单位是摄氏度或开尔文，它们之间的换算关系是T(K) =t(℃) + 273.15。
温度的测量可以通过热力学温标或温度计来实现。
其次，压力也是一个重要的状态量。
压力是单位面积上的力的大小，用来描述物体受到的力的强度。
常见的压力单位有帕斯卡、大气压等。
压力的测量可以通过压力计或压力传感器来实现。
再次，体积是一个描述物体空间占据大小的状态量。
它是指物体所占据的三维空间的大小。
体积的单位有立方米、升等。
体积的测量可以通过直接测量或间接计算来实现。
最后，内能是一个描述系统内部能量总和的状态量。
它包括系统的分子动能、势能等各种能量形式。
内能的测量可以通过热力学实验或计算来实现。
二、过程量过程量是指热力学系统从一个状态到另一个状态所经历的变化过程中的物理量。
它们与系统的能量变化和工作有关，可以通过测量和计算来确定。
常见的过程量有热量、功、焓等。
首先，热量是一个常见的过程量。
热量是指能量由高温物体传递到低温物体的过程中所转移的能量。
热量的单位是焦耳，它可以通过热传导、热辐射或热对流等方式传递。
其次，功是一个重要的过程量。
功是指物体由于外界力的作用而发生的能量变化。
功的单位是焦耳，它可以通过物体的位移和受力大小来计算。
再次，焓是一个描述系统内能和对外界做功的过程量。
焓的变化等于系统吸收的热量和对外界做的功之和。
焓的单位也是焦耳，它可以通过测量系统的热量和功来计算。
综上所述，状态量和过程量是研究热力学过程中的两个重要概念。
工程热力学与传热学-§1-6 功和热量
或 kJ/kg。
w pdv
膨胀：dv > 0 , w > 0
2
w 1 pdv
压缩：dv < 0 , w < 0
(2) 示功图（p-v图）
w的大小可以p-v图上的过程
曲线下面的面积来表示 。
功是过程量而不是状态量。
3
§1-6 功和热量
2. 热量与示热图
（1）热量
系统与外界之间依靠温差传递的能量称为热量，符号
功量：
热量：
w pdv
2
w 1 pdv
q Tds
2
q 1 Tds
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 （可逆过程） T
比熵的单位为J/ (kg·K) 或 kJ/ (kg·K) 。
5
§1-6 功和热量
对于质量为 m 的工质，
Q TdS
§1-6 功和热量
§1-6 功和热量
1. 功量与示功图
(1) 膨胀功
工质在体积膨胀时所作 的功称为膨胀功。
符号：W 单位：J 或 kJ
对于微元可逆过程，
W pAdx pdV
2
对于可逆过程1～2： W pdV 1
2
§1-6 功和热量
单位质量工质所作的膨胀功用符号w 表示，单位为J/kg
2
Q 1 TdS
S为质量为 m 的工质的熵，单位是 J/K。
根据熵的变化判断一个可逆过程中系统与外界之间热 量交换的方向：
ds 0 ， q 0 ， 系统吸热；
ds 0 ， q 0 ， 系统放热。
ds 0 ， q 0 ， 系统绝热，定熵过程。
热工简答判断
问题分析题热力学能，热量和功三者在本质上有什么相同点和区别？三者都是能量；热力学能是贮存在工质内部的能量，是状态参数；热量和功是通过边界传递的能量，是过程量；热量的传递与温差有关，功与压力差有关膨胀功，技术功，推动功和轴功的差别何在？相互间有何联系？膨胀功是工质膨胀过程所做的功；技术功是指开口系统中考虑了工质进出系统还有推动功，是膨胀功和推动功的代数和；推动功是推动工质移动位移所消耗的功。
轴功是机轴实际输出的功量。
1.若已知氧气瓶的容积，且氧气瓶上装有压力表和温度计，问能否求出氧气的质量？为什么？2.给自行车充气，达到轮胎所能承受的最大压力时，如果假设轮胎的体积不能胀缩，冬季和夏季哪个季节充入的空气质量大？3.为什么处于平衡状态的理想混合气体中，各种组成气体可以各自互不影响地充满整个体积，它们的行为可以与它们各自单独存在时一样吗？绝对湿度是1m3的湿空气中所含水蒸气的质量，它非常直接地指出了湿空气中水蒸气的量，为什么绝对湿度并不能完全说明湿空气的吸湿能力？是不是空气温度愈高，相对湿度愈低？相对湿度愈小，空气的吸湿能力愈强?秋冬季节多雾与寒冬季节从室外进入温暖湿润的室内玻璃眼镜片上结雾原理是否相同？夏季海边居民家中空调室内机上经常有水滴出现，为什么？海边湿度比较大，空气接近饱和状态，开空调后，温度降低，空气中的水蒸汽的温度也随之降低，低于其分压力所对应的饱和温度，则有水分析出。
将相同质量的氮气从相同初态出发分别经定温﹑定熵﹑n=1.3的多变过程压缩至相同的容积，试将此三过程画在同一p-v图上，并进行比较。
定温过程消耗压缩功最小，最大的是定熵过程。
多变过程和定温过程分别位于定熵线左侧，故均为放热过程。
请在相应的T-S图上画出1-2、2-3、3-1各热力过程线。
（提示：热力学第一定律表达式、状态方程式、过程方程式来判别方向在热的砂槽上放置一个高筒形烧杯，杯中放一层苯胺（苯胺是一种密度略大于水，而体积膨胀系数比水大的物质，即苯胺受热后膨胀比水大）。
工程热力学简答题
第 1 章基本概念⒈闭口系与外界无物质交换，系统内质量将保持恒定，那末，系统内质量保持恒定的热力系一定是闭口系统吗?答：否。
当一个控制质量的质量入流率与质量出流率相等时(如稳态稳流系统)，系统内的质量将保持恒定不变。
⒉ 有人认为，开口系统中系统与外界有物质交换，而物质又与能量不可分割，所以开口系不可能是绝热系。
这种观点对不对，为什么?答：不对。
“绝热系”指的是过程中与外界无热量交换的系统。
热量是指过程中系统与外界间以热的方式交换的能量，是过程量，过程一旦结束就无所谓“热量”。
物质并不“拥有”热量。
一个系统能否绝热与其边界是否对物质流开放无关。
⒊ 平衡状态与稳定状态有何区别和联系，平衡状态与均匀状态有何区别和联系?答：“平衡状态”与“稳定状态”的概念均指系统的状态不随时间而变化，这是它们的共同点；但平衡状态要求的是在没有外界作用下保持不变；而平衡状态则普通指在外界作用下保持不变，这是它们的区别所在。
⒋ 倘使容器中气体的压力没有改变，试问安装在该容器上的压力表的读数会改变吗？在绝对压力计算公式P = P + Pb e (P > P )；P = P 一Pb v(P P )b中，当地大气压是否必然是环境大气压?答：可能会的。
因为压力表上的读数为表压力，是工质真实压力与环境介质压力之差。
环境介质压力，譬如大气压力，是地面以上空气柱的分量所造成的，它随着各地的纬度、高度温和候条件不同而有所变化，因此，即使工质的绝对压力不变，表压力和真空度仍有可能变化。
“当地大气压”并非就是环境大气压。
准确地说，计算式中的Pb应是“当地环境介质”的压力，而不是随便任何其它意义上的“大气压力”，或者被视为不变的“环境大气压力”。
⒌ 温度计测温的基本原理是什么?答：温度计对温度的测量建立在热力学第零定律原理之上。
它利用了“温度是相互热平衡的系统所具有的一种同一热力性质”，这一性质就是“温度”的概念。
⒍ 经验温标的缺点是什么?为什么?答：由选定的任意一种测温物质的某种物理性质，采用任意一种温度标定规则所得到的温标称为经验温标。
动力工程及工程热物理知识点
动力工程及工程热物理知识点一、基本概念。
1. 工程热力学。
- 状态参数。
- 状态参数是描述系统状态的物理量。
例如压力p、温度T、比体积v等。
状态参数的特点是其变化量只与初终状态有关，与过程路径无关。
例如，系统从状态1变化到状态2，温度的变化Δ T = T_2 - T_1，不管是通过什么过程（等温、等压等）到达状态2，只要初态1和终态2确定，Δ T就是确定的。
- 热力学第一定律。
- 对于闭口系统，Q=Δ U+W，其中Q是系统与外界交换的热量，Δ U是系统内能的变化量，W是系统对外界做的功。
内能是系统内部微观粒子热运动和相互作用的能量总和，是状态参数。
功和热量是过程量，不是状态参数。
例如，在一个活塞- 气缸系统中，对气体加热Q，气体内能增加Δ U，同时推动活塞对外做功W。
- 热力学第二定律。
- 开尔文 - 普朗克表述：不可能从单一热源取热，并使之完全转变为有用功而不产生其他影响。
克劳修斯表述：热量不可能自发地、不付代价地从低温物体传至高温物体。
这两种表述是等价的，它反映了自然界中自发过程的方向性。
例如，热机工作时，从高温热源吸收热量，一部分转化为有用功，另一部分必然要向低温热源放热。
2. 传热学。
- 导热。
- 导热是指物体各部分之间不发生相对位移时，依靠分子、原子及自由电子等微观粒子的热运动而产生的热量传递现象。
傅里叶定律描述了导热过程，Q=-kA(dT)/(dx)，其中Q是热流密度（单位时间通过单位面积的热量），k是导热系数，A是垂直于热流方向的面积，(dT)/(dx)是温度梯度。
例如，在一块平板中，一侧温度高，另一侧温度低，热量就会从高温侧通过导热向低温侧传递。
- 对流换热。
- 对流换热是指流体与固体壁面之间的热量传递过程，它是流体的导热和对流两种基本传热方式共同作用的结果。
牛顿冷却公式Q=hAΔ T，其中h是对流换热系数，A是换热面积，Δ T是流体与壁面之间的温差。
例如，在管内流动的热水与管壁之间的热量传递就是对流换热，h的大小与流体的流速、物性、壁面粗糙度等因素有关。
工程热力学名词解释+简答题
为零的过程； 稳定流动的基本方程：连续性方程、能量方程、过程方程、声速方程； 马赫数(Ma)：气体流速与当地声速的比值；
Ma<1，亚声速流动，渐缩； Ma=1，声速流动，截面积最小； Ma>1，超声速流动，渐扩； 节流：流体在管道内流动时，流经阀门、孔板的等设备，由于局部阻力，流 体压力降低，这种现象称为节流，绝热节流是等焓、熵增、降压过程，温度 变化和实际过程有关； 焦耳—汤姆逊系数（μ）：μ>0，节流后温度降低；μ=0，温度不变；μ<0， 节流后温度升高；
第二章 热力学第一定律
热力学能：物质内部微观粒子热运动具有的能量总和；
热力学第一定律：热量与其他能量相互转换的过程中，总体能量保持不变。 基本概念
实质是能力的机械装备。
第三章 气体和蒸汽的性质
理想气体：气体分子是弹性的，不具有体积，分子之间没有相互作用力的理
21. 蒸汽动力系统中的水泵进出口压力远大于燃气轮机压气机中的压力差，为什么燃气 轮机作功的大部分被压气机消耗，而蒸汽动力循环中水泵消耗的功可以忽略？
答：蒸汽动力循环中水泵压缩为液体，而燃气轮机中压气机压缩为气体，液体的压缩性比 气体差。 22. 能否在汽轮机中将全部蒸汽抽出来用于回热，这样可以取消凝汽器，从而提高效率？ 答：不能，根据热力学第二定律，不可能从单一热源吸热，并使其全部作功而不引起其他 变化。该过程不对外放热，单一热源吸热作功，违背了热力学第二定律。 23. 压缩过程需要耗功，为什么内燃机在燃烧之前都要有一个压缩过程？ 答：压缩过程能够提高工质的压力，提高了工质的平均吸热温度，从而提高热效率。 24. 利用人力打气筒为车胎打气时用湿布包裹气筒的下部，会发现打气时轻松了一点，
热力学第一定律
烤火 —— 通过热量 传递提高物体内能。 传递提高物体内能。
7－1 准静态过程 体积功 热量 －
一、准静态过程 系统所经历的中间态都无 限接近于平衡态。 限接近于平衡态。 P-V图上一个点表示 一个平衡态； 一个平衡态；一条曲线表 示一个准静态过程。 示一个准静态过程。
砂堆
气体 准静态过程
二、 体积功 当气体进行准静态膨 胀时， 胀时，气体对外界作 的元功为： = 的元功为：dA= PdV
热力学第一定律： 一、 热力学第一定律：
Q＝∆内E＋A 系 外 系
界 传 给 统 热 量 能 增 量 统 对 外
包括热现象 的能量守恒
作 功
P、V、T 、 、
： 到的= 到的 的+ 的
dQ＝dE＋ dA
的
第一 动 能 现
Q＝∆E＋A
第一定律的符号规定
Q
∆E
内能增加 内能减少
A
系统对外界做功 外界对系统做功
实验结果： 实验结果： CV随温度变化
理论值与实验值差异的原因： 理论值与实验值差异的原因： 经典理论认为能量连续分布， 经典理论认为能量连续分布，实际上只有 εt 近似 连续， 均是量子化的。 升高， 连续， εr , εs 均是量子化的。随T升高，转动、振 升高 转动、 动能量相继解冻（被激发），曲线出现三个台阶。 ），曲线出现三个台阶 动能量相继解冻（被激发），曲线出现三个台阶。 显示经典理论缺陷，是导致近代物理革命原因之一。 显示经典理论缺陷，是导致近代物理革命原因之一。
* 比热
dQ 热容 C = d T
比热
dQ C c= = MdT M
等温， ） 等温 例：有1mol理想气体 （1）a b等温， 理想气体 等容， 等压， （2）a c等容，然后 b等压， ） 等容 然后c 等压 分别计算A与 。 分别计算 与Q。 解： ( 1 )
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
5.1.1 功 热量 内能 1. 功与内能的关系 对系统作绝热功： AQ 结论：若初末态一定，则 绝热功相同。 内能:系统中存在一种与热运动状 态相关的能量——内能。 1
2
( E2 E1 ) AQ
内能是系统状态的函数
2. 热量与内能的关系 传递热量亦可以改变热力学 系统的状态
1
2
1
2
QV ( E2 E1 )
5. 准静态过程中功的计算
dA fdl pSdl pdV
A pdV
V1 V2
V1
V2
p
dl
p
S
适合于任何的准静态过程 功是一个过程量, 见图 热力学第一定律可表示为 1
dQ dE pdV
Q ( E2 E1 )
V2 V1
2
V
pdV
OV
1
V2
5.1.4 理想气体的等体、等压、等温和绝热过程 结论 1. 热力学第一定律 2. 焦耳定律
例 一定量氮气，其初始温度为300K，压强为1atm。将其绝热 压缩，使其体积变为初始体积的 1/5 . 求 压缩后的压强和温度。
pV RT
(CV R) pdV CV Vdp 0
pV C1
dp dV 0 p V
TV 1 C2
p T
1
泊松方程
C3
p
2）过程曲线
pV C1
微分
pV C2
dp p dV V dp p dV V
绝热线
A
等温线
由于 ＞1 ，所以绝热线要比等 温线陡一些。
Q0
Q0
对于无限小的状态变化过程，热力学第一定律可表示为
dQ dE dA
说明 (1) 热力学第一定律实际上就是包含热现象在内的能量守恒 与转换定律。 (2) 第一类永动机是不可能实现的，这是热力学第一定律的
另一种表述形式。
5.1.3
准静态过程
1. 热力学过程: 系统从某状态开始经历一系列的中间状态 到达另一状态的过程。
V2 V1
RT
V
dV
p
p1 p2
T1 Ⅰ T2 Ⅱ
V2
V p RT ln 2 RT ln 1 V1 p2
吸收的热量
V2 p1 Q A RT ln RT ln V1 p2
O V1
V
在等温膨胀过程中 ，理想气体吸收的热量 全部用来对外作功，在等温压缩中，外界 对气体所的功，都转化为气体向外界放出 的热量。
例 质量为2.8g，温度为300K，压强为1atm的氮气， 等压膨胀 到原来的2倍。
求 氮气对外所作的功，内能的增量以及吸收的热量 解 根据等压过程方程，有
V2 V1 T2 T1
因为是双原子气体
T2 600 K
5 CV R 2
A R(T2 T1 ) 249 J
Q p C p (T2 T1 ) 873 J
E CV (T2 T1 ) 624 J
4、 绝热过程 系统在绝热过程中始终不与外界交换热量。 Q 0 良好绝热材料包围的系统发生的过程 进行得较快，系统来不及和外界交换热量的过程
1）过程方程 对无限小的准静态绝热过程 有
dA dE 0
pdV CV dT
pdV Vdp RdT
T1
T2
Ⅱ T2 Ⅰ T1
V1 V
等体过程中气体吸收的热量，全部用来增加 它的内能，使其温度上升。
2、 等压过程 等压过程方程 功
V2 V1
pC
p1
O
A pdV p(V2 V1 )
T1 Ⅰ
V1
T2 Ⅱ
V2
R(T2 T1 )
V
吸收的热量
Q C p dT C p (T2 T1 )
dQ dE pdV
dE CV dT
E E (T )
3. 状态方程
1、 等体过程
PV RT + 具体过程
等体过程方程
V C
功
A0
吸收的热量 Q 内能的增量
T
T2
1
CV dT CV (T2 T1 )
p2 p1
O p
p
E CV dT CV (T2 T1 )
T1
T2
内能的增量
E CV dT CV (T2 T1 )
T1
T2
等压过程吸收的热量，一部分用来对外作功，其
余部分则用来增加其内能。
3、 等温过程 等温过程方程 内能的增量
pV C
E 0
恒 温 热 源
V1 S p
l
V2
S
功 A
V2 V1
pdV
前言
5.1 热力学第一定律及其应用
热学: 研究热现象的理论
热力学 统计物理学
宏观理论（热力学）
观察和实验
宏观量 描述宏观物体特性的物理量；如温度、压强、体 积、热容量、熵等。 微观理论（统计物理学） 力学规律, 统计平均方法
微观量 描述微观粒子特征的物理量；如质量、速度、能量、 动量等。 热力学验证统计物理学，统计物理学揭示热力学本质
1
2
2. 准静态过程: 在过程进行的每一时刻，系统都无限地 接近平衡态。
无限缓慢进行的过程是准静态过程,准静态过程是理想过程
3. 准静态过程的特点：可用状态参量的变化描述过程。
p
准静态过程在状态图上 可用一条曲线表示, 如图.
O
4. 实际过程的处理
准静态过程
V
过程进行时间 Δt >> 弛豫时间τ 例如实际汽缸的压缩过程 τ = 10 -3 ~ 10 -2s
O
V
3）绝热过程中功的计算
A ( E2 E1 ) CV (T2 T1 )
A
V2 V1
pdV
V2 V1
1 dV ( p1V1 p2V2 ) p1V1 1 V
R A (T2 T1 ) 1
Q0
E A
绝热过程中 ，理想气体不吸收热量，系统减少的内能，等于其对外作功。
热量是物体之间存在温差时传 递的内能
1
2
说明
T
(1) 内能是系统状态的单值函数，E=E（状态），是状态量。
(2) 功和热量是过程量，不属于任何系统。
(3) 功和热量的比较。
5.1.2
热力学第一定律
外界与系统之间不仅作功，而且传递热量，则有
Q （E2 E1） A
系统从外界吸收的热量，一部分使其内能增加，另一部分 则用以对外界作功。( 热力学第一定律) 系统对外作功 ： A0 系统吸热 ： ； 外界对系统作功 ： A 0 ；系统放热 ：