燃气涡轮发动机01-基础知识幻灯片课件
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热量的法定计量单位为“焦耳”(j)，
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1.3 热力学基础--内能
➢ 1.3.2 热力学基本定律
一、热力学第一定律
热力学第一定律是能量守衡和转换定律在热力学中的应用。 1 、内能: 热力系内部储存的能量。
U=UK + Up+UM+UA 式中：U-内能；
UK –内动能，它的大小取决于温度； Up –内势能；它的大小取决于分子间的距离，即取决于比容； UM –化学能； UA –原子能。 在工程热力学范围内，内能只包含有内动能和内势能。 内能是状态参数。 对于完全气体，内能只包含有内动能，所以，完全气体的内能只是温度的单值 函数。 内能的法定计量单位为j（焦尔）, 1公斤工质的内能称为比内能，比内能的法定计量单位为j/kg。
• 绝对压力的基准点是绝对真空。
表压力：系统的真实压力超出当地大气压力的部分叫表压。
pg=p - p0
真空度：系统的真实压力低于当地大气压力的部分叫真空度。
pv=p0 - p
➢ 注意：表压和真空度都不是状态参数，因为它们的数值
不但与系统的真实压力有关，而且与当地的大气压力有
关。所以绝对压力才是状态参数。
➢ 系统的分类：
闭口系：与外界无质量交换的系统称为闭口系。
• 特点是系统中包含工质的质量保持不变。
开口系：与外界有质量交换的系统称为开口系。
• 特点是系统的容积保持不变。
绝热系：与外界无热量交换的系统称为绝热系。 孤立系：与外界既无质量的交换也无能量的交换称为孤立系。
• 特点是系统中包含工质的质量和能量均保持不变。
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1.3 热力学基础
➢ 状态：
平衡状态：是系统与外界不发生相互作用的条件下, 其宏观性 质不随时间变化的状态。
➢ 热力过程
系统从一个平衡态向另一个平衡态变化时所经历的全部状态 的总和称为热力过程。
热力过程根据其性质可分为: 准静态过程、不平衡过程、可 逆过程和不可逆过程等。
准静态过程： 由一系列无限接近于内部平衡状态的状态所组 成, 而且以几乎趋近于零的速度进行的热力过程称为准静态 过程, 或称为准平衡过程和内部平衡过程。
功：功是力和沿着力的方向所移动的距离的乘积，用符号 W表示。 在热力学中功的定义是： 系统在热力过程中通过边界 与外界之间依靠除温差以外的任何势差所传递的能量。
要特别指出不能说在某状态下系统具有多少功，而只能说系 统与外界交换了多少功。
系统内单位质量的物质与外界所交换的功称为比功，用符号 w 系统对外界作功，则功为正（＞０） 外界对系统作功，则功为负（＜０） 功的法定计量单位为“焦耳”(j)； 比功的单位为 “焦耳／公斤”(j/kg)。
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1.3 热力学基础--状态方程
比容
• 单位质量的物质所占有的容积称为比容。
• 比容的法定计量单位是m3/kg。
•
v=V/m
状态方程
• 平衡态下基本状态参数压力， 温度和比容之间的关系式称为状态方程，即
•
F（p，v，T）=0
完全气体状态方程： 完全气体：将气体分子自身体积和分子间作用力忽略不计的气体称
可逆过程：系统在经历某一热力过程后, 能够简单地逆转, 使系统和外界可以同时完全复原的过程称为可逆过程, 否则 是不可逆过程。
循环：封闭的热力过程称为热力循环, 简称为循环。此时系 统从一个平衡态经过一系列的状态又回到原来的状态。
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1.3 热力学基础--温度
➢ 状态参数：描写系统性质的宏观物理量。
功率：单位时间内所完成的功称为功率。用符号N表示。 功率的法定单位为瓦特，简称瓦，１瓦＝焦尔／秒。
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1.3 热力学基础--热量
4、热量：Q
系统在过程中通过边界与外界之间依靠温差所传 递的能量称为热量。
系统内单位质量的物质与外界所交换的热量称 为比热量，用符号q表示。 工程热力学中规定：
外界对系统加热，则热量为正(＞０) 系统向外界放热，则热量为负(＜０)
➢ 基本状态参数： 可以直接测量的状态参数称为基本状态参数。 例如温度、压力、比容等。
温度：温度表示物体的冷热程度。它是描写处于热平衡状态 的系统宏观特性的物理量。
温标：温度的数值表示法称为温标。分为热力学温标、摄氏 温标、华氏温标等。
热力学温标是与测温物质的性质无关的温标，单位为开尔文， 代号为K，以标准大气压下水的三相点为唯一的基准点，并规 定水的三相点的温度为273.16K，温度单位为1/273.16。
摄氏温标是选用标准大气压下水的两相点（冰水混合物）为0 度，沸点为100度，并将温度视为测温物某一物性的线性函数 的温标。
8温度热力学温度与摄温度之间的关系： T（K）＝t℃＋273.15
华氏温标是选用标准大气压下水的两相点（冰 水混合物）为32度， 沸点为212度，并将温度 视为测温物某一物性的线性函数的温标。
摄氏温度与华氏温度之间的关系 tc=（tF-32）5/9； TF=32+9tc/5
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1.3 热力学基础--压力
➢ 压力
单位面积上所承受的垂直方向的作用力称为压强或称为压力。
压力的法定计量单位是帕斯卡，简称为帕，用Pa表示。
1Pa=1N/m2 1MPa=106Pa；1bar=105Pa
绝对压力：系统的真实压力是绝对压力。
为完全气体。
实验和理论都表明：当压力不太高，温度不太低时，各种气体都可 按完全气体来处理。
对于1公斤完全气体其状态方程为：
•
pv=RT
式中：为气体常数。气体常数只决定于气体的种类不随气体的状态 而变化。空气的气体常数为287.06j/（kg，K）。
pV=mRT
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1.3 热力学基础--功
四、功和热
燃气涡轮发动机01-基础知识
第1章 基础知识
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热力学基础
➢ 热力学的基本概念 系统（热力系）：研究对象的物质及其所在的空间称为系
统。 外界：系统之外能够以某种方式与系统发生相互作用的局部
区域内的物质称为外界。
界面：系统与外界之间的相互作用是指能量（包括热 量和功）交换和质量交换。
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1.3 热力学基础
12
1.3 热力学基础--容积功
容积功：
在热力过程中由于系统容积（比容）变化与外界交换的
功称为容积功。
2
W pdV
W12
pdV 1
容积功分为膨胀功和压缩功。 在热力过程中容积不断变大时与外界交换的功称为膨 胀功。 在热力过程中容积不断变小时与外界交换的功称为压 缩功。 膨胀功为正，而压缩功为负。
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1.3 热力学基础--内能
➢ 1.3.2 热力学基本定律
一、热力学第一定律
热力学第一定律是能量守衡和转换定律在热力学中的应用。 1 、内能: 热力系内部储存的能量。
U=UK + Up+UM+UA 式中：U-内能；
UK –内动能，它的大小取决于温度； Up –内势能；它的大小取决于分子间的距离，即取决于比容； UM –化学能； UA –原子能。 在工程热力学范围内，内能只包含有内动能和内势能。 内能是状态参数。 对于完全气体，内能只包含有内动能，所以，完全气体的内能只是温度的单值 函数。 内能的法定计量单位为j（焦尔）, 1公斤工质的内能称为比内能，比内能的法定计量单位为j/kg。
• 绝对压力的基准点是绝对真空。
表压力：系统的真实压力超出当地大气压力的部分叫表压。
pg=p - p0
真空度：系统的真实压力低于当地大气压力的部分叫真空度。
pv=p0 - p
➢ 注意：表压和真空度都不是状态参数，因为它们的数值
不但与系统的真实压力有关，而且与当地的大气压力有
关。所以绝对压力才是状态参数。
➢ 系统的分类：
闭口系：与外界无质量交换的系统称为闭口系。
• 特点是系统中包含工质的质量保持不变。
开口系：与外界有质量交换的系统称为开口系。
• 特点是系统的容积保持不变。
绝热系：与外界无热量交换的系统称为绝热系。 孤立系：与外界既无质量的交换也无能量的交换称为孤立系。
• 特点是系统中包含工质的质量和能量均保持不变。
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1.3 热力学基础
➢ 状态：
平衡状态：是系统与外界不发生相互作用的条件下, 其宏观性 质不随时间变化的状态。
➢ 热力过程
系统从一个平衡态向另一个平衡态变化时所经历的全部状态 的总和称为热力过程。
热力过程根据其性质可分为: 准静态过程、不平衡过程、可 逆过程和不可逆过程等。
准静态过程： 由一系列无限接近于内部平衡状态的状态所组 成, 而且以几乎趋近于零的速度进行的热力过程称为准静态 过程, 或称为准平衡过程和内部平衡过程。
功：功是力和沿着力的方向所移动的距离的乘积，用符号 W表示。 在热力学中功的定义是： 系统在热力过程中通过边界 与外界之间依靠除温差以外的任何势差所传递的能量。
要特别指出不能说在某状态下系统具有多少功，而只能说系 统与外界交换了多少功。
系统内单位质量的物质与外界所交换的功称为比功，用符号 w 系统对外界作功，则功为正（＞０） 外界对系统作功，则功为负（＜０） 功的法定计量单位为“焦耳”(j)； 比功的单位为 “焦耳／公斤”(j/kg)。
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1.3 热力学基础--状态方程
比容
• 单位质量的物质所占有的容积称为比容。
• 比容的法定计量单位是m3/kg。
•
v=V/m
状态方程
• 平衡态下基本状态参数压力， 温度和比容之间的关系式称为状态方程，即
•
F（p，v，T）=0
完全气体状态方程： 完全气体：将气体分子自身体积和分子间作用力忽略不计的气体称
可逆过程：系统在经历某一热力过程后, 能够简单地逆转, 使系统和外界可以同时完全复原的过程称为可逆过程, 否则 是不可逆过程。
循环：封闭的热力过程称为热力循环, 简称为循环。此时系 统从一个平衡态经过一系列的状态又回到原来的状态。
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1.3 热力学基础--温度
➢ 状态参数：描写系统性质的宏观物理量。
功率：单位时间内所完成的功称为功率。用符号N表示。 功率的法定单位为瓦特，简称瓦，１瓦＝焦尔／秒。
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1.3 热力学基础--热量
4、热量：Q
系统在过程中通过边界与外界之间依靠温差所传 递的能量称为热量。
系统内单位质量的物质与外界所交换的热量称 为比热量，用符号q表示。 工程热力学中规定：
外界对系统加热，则热量为正(＞０) 系统向外界放热，则热量为负(＜０)
➢ 基本状态参数： 可以直接测量的状态参数称为基本状态参数。 例如温度、压力、比容等。
温度：温度表示物体的冷热程度。它是描写处于热平衡状态 的系统宏观特性的物理量。
温标：温度的数值表示法称为温标。分为热力学温标、摄氏 温标、华氏温标等。
热力学温标是与测温物质的性质无关的温标，单位为开尔文， 代号为K，以标准大气压下水的三相点为唯一的基准点，并规 定水的三相点的温度为273.16K，温度单位为1/273.16。
摄氏温标是选用标准大气压下水的两相点（冰水混合物）为0 度，沸点为100度，并将温度视为测温物某一物性的线性函数 的温标。
8温度热力学温度与摄温度之间的关系： T（K）＝t℃＋273.15
华氏温标是选用标准大气压下水的两相点（冰 水混合物）为32度， 沸点为212度，并将温度 视为测温物某一物性的线性函数的温标。
摄氏温度与华氏温度之间的关系 tc=（tF-32）5/9； TF=32+9tc/5
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1.3 热力学基础--压力
➢ 压力
单位面积上所承受的垂直方向的作用力称为压强或称为压力。
压力的法定计量单位是帕斯卡，简称为帕，用Pa表示。
1Pa=1N/m2 1MPa=106Pa；1bar=105Pa
绝对压力：系统的真实压力是绝对压力。
为完全气体。
实验和理论都表明：当压力不太高，温度不太低时，各种气体都可 按完全气体来处理。
对于1公斤完全气体其状态方程为：
•
pv=RT
式中：为气体常数。气体常数只决定于气体的种类不随气体的状态 而变化。空气的气体常数为287.06j/（kg，K）。
pV=mRT
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1.3 热力学基础--功
四、功和热
燃气涡轮发动机01-基础知识
第1章 基础知识
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热力学基础
➢ 热力学的基本概念 系统（热力系）：研究对象的物质及其所在的空间称为系
统。 外界：系统之外能够以某种方式与系统发生相互作用的局部
区域内的物质称为外界。
界面：系统与外界之间的相互作用是指能量（包括热 量和功）交换和质量交换。
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1.3 热力学基础
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1.3 热力学基础--容积功
容积功：
在热力过程中由于系统容积（比容）变化与外界交换的
功称为容积功。
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W pdV
W12
pdV 1
容积功分为膨胀功和压缩功。 在热力过程中容积不断变大时与外界交换的功称为膨 胀功。 在热力过程中容积不断变小时与外界交换的功称为压 缩功。 膨胀功为正，而压缩功为负。