1-2 平衡状态及状态参数

1-2-2 平衡状态（equilibrium state）
1.平衡状态： 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 为平衡状态。
说明
a ：工质的宏观性质不随时间而变化的状态； b ：只有平衡状态，才能用确定的状态参数 描述系统所处的状态；
c: 工程热力学只研究平衡状态。
摄氏温度0 ℃ = 热力学温度273.15K 水的三相点温度 t = 0.01 ℃
2. 压力 （pressure） （1）压力：单位面积上所受的垂直作用力，用p表示。 （2）单位： 国际单位制，单位面积上所受的力表示 pa, kpa 大气压的倍数表示 atm, at 液柱的高度表示 mH2O, mmHg
pb
p
pv
3. 比体积及密度 （1）比体积（specific volume） 单位质量的物质所占的体积，单位 m3/kg。 用v 表示。 （2）密度（density） 单位体积物质的质量。用 表示 v=1
思考题
1. 平衡状态的系统不一定是均匀的，均匀系统则 一定处于平衡状态。 2. 摄氏温度的零点相当于热力学温度的273.15K。 3. 只有绝对压力才能表示工质所处的状态，才是 状态参数。
热力学温标 （thermodynamic scale of temperature）
热力学温标基准点： 取水的三相点（triple point）（纯水固、液、气三相 平衡共存的状态点）为基准点， １Ｋ= 定义其温度为273.16 K。
水的三相点？
热力学摄氏温标（Celsius） 定义： t = T – 273.15 ℃
表压力（gage pressure） 是以大气压为基准测量得到的压力 用 Pe 表示 真空度（vaccum） Pe Pb 用 Pv 表示
P 0 Pb
Pv
P
0
绝对压力，表压力，真空度，大气压力之间的关系
当 p＞ pb 时 p = pb + pe
pb p pe
当 p＜ pb 时 p = pb - pv
例如一个标准大气压：
H H 2O HHg p 1 . 013 10 p a
5
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H 2O
1000 9 . 81 1 . 013 10 p a
5
10 mH 2 O 760 mmHg
p
H g
13 . 6 10 9 . 81
3
（3）绝对压力，表压力和真空度 绝对压力（absolute pressure） 是以绝对真空为基准计量得到的压力， 是工质的真实压力。
3. 结论： 只有在系统内部和系统与外界之间一切不平衡的 势差都消失时，系统的一切宏观变化才可停止， 热力系统所处的状态为平衡状态。 不平衡状态的系统，在没有外界条件的影响下， 总会自发地趋于平衡状态。
思考
两个不同概念 “平衡”和“均匀”
1-2-3 基本状态参数
1. 温度 （1）温度 （temperature） 是标志物体冷热程度的参数。 （2）热力学第零定律（the zeroth law of Thermodynamics） 如果两个物体同时与第三个物体处于热平衡， 则它们彼此也处于热平衡。 （3）温标 （temperature scale） 温度的数值表示法。
2.充要条件 （1）热平衡： 组成热力系统的各部分之间没有热量传递， 是否存在温度差是判断系统处于热平衡的条件。
（2）力平衡： 组成热力系统的各部分之间没有相对位移， 是否存在压力差是判断系统处于力平衡的条件。
（3）化学平衡： 化学反应宏观上停止，反应物和生成物的化学位 相等是实现化学平衡的充要条件。 （4）相平衡
1—2 平衡状态及状态参数
1-2-1 工质的热力学状态
1. 工质的热力学状态（thermodynamic state） 工质在热力变化过程中的某一瞬间所呈现的宏观 物理状况。 2. 状态参数（state parameter） 描述工质所处状态的宏观物理量。
说明
系统的 热力学状 态
状态参数是热力系统状态的单值函数 状态参数的值只取决于给定的状态，与如何达到 这一状态的途径无关