工程热力学第一章课件

§1-3 (Cont.)基本状态参数
1、温度 T 2、压力 p 3、比容 v
1、温度
传统：冷热程度的度量。感觉，导热，热容量 微观：衡量分子平均动能的量度
T 0.5 m w 2
1) 同T , 0.5mw 2 不同，如碳固体和碳蒸气 2) T=0 0.5mw 2=0 分子一切运动停止，
零点能
摄氏℃
100
水沸点
华氏F 212
37.8
0.01 0
发烧 水三相点 冰源自文库点
100 32
-17.8
盐水沸点
0
朗肯R 671.67 559.67 491.67 459.67
0
-273.15
-459.67
0
温标的换算
T[K]t[OC]273.15 t[OC]5(t[F]32)
9 t[F]t[R]459.67
以系统与外界关系划分：
是否传质
有
无
开口系
闭口系
是否传热
非绝热系 绝热系
是否传功
非绝功系 绝功系
是否传热、功、质 非孤立系 孤立系
Concepts & Definitions
Fluid
Closed system—quantity of matter under study
Contr ol Mas
Control mass
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
比参数：
vV m
比容
uU m
比内能
单位：/kg /kmol 具有强度量的性质
h H m
比焓
s S m
比熵
Concepts & Definitions
Extensive properties — properties whose value depend on the amount of matter in system Mass, volume, energy, etc. Use upper case letter to designate extensive properties
第一章 基本概念
§1-1 热能和机械能转换 热能动力装置 1、蒸汽动力装置 2、内燃机
§1-2 热力系统与工质 1、系统与边界
热力系统(热力系、系统)：人为地 研究对象
外界：系统以外的所有物质
边界(界面)：系统与外界的分界面 系统与外界的作用都通过边界
边界特性 固定、活动
•真实、虚构
热力系统分类
Only heat and work can cross
Control
boundary of closed system
Surface
Open system—region in space on which attention is focused
Control volume
Heat and work may cross control surface
Intensive properties — properties whose value does not depend on the amount of matter in system Pressure, temperature, density, energy per unit mass, etc. Use lower case letter to designate extensive properties
Mass may also cross control surface
Cold
Fluid
Contr ol
V olume
W arm
Fluid
Hot Fluid
Control Surface
热力系统其它分类方式 其它分类方式
物理化学性质
均匀系 非均匀系
工质种类
相态
单相 多相
单元系 多元系
简单可压缩系统 最重要的系统
当 p > pb
表压力 pg
当 p < pb
真空度 pv
p
PPg Pb
p pb pv
pg pv
pb p
环境压力与大气压力 环境压力指压力表所处环境
注意：环境压力一般为大气压，但不一定。 见习题1－7
大气压随时间、地点变化。 物理大气压 1atm=760mmHg 当h变化不大，ρ常数
1mmHg= ρgh=133.322Pa
§1-3 状态和状态参数
状态：某一瞬间热力系所呈现的宏观状况 状态参数：描述热力系状态的物理量 状态参数的特征：
1、单值性：状态确定，则状态参数也确定，反之亦然 2、状态参数的积分特征：状态参数的变化量
与路径无关，只与初终态有关
3、状态参数的微分特征：全微分
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
热力学第零定律 温度的热力学定义
热力学第零定律（R.W. Fowler） 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。
温度测量的理论基础 B 温度计
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
常用温标 绝对K 373.15
273.16 273.15
当h变化大，ρ ρ(h)
p(h)gdh
压力的测量
工程计算中，选取的压力必须是绝对压力。火电厂中所测得的锅炉汽包、主蒸汽的压力值都是 表压力，负压燃烧锅炉炉膛内的烟气和凝汽器内乏汽的压力值为真空，计算时都须换算为绝对压力 。
在火电厂中，由于工质连续不断地流过热力设备而膨胀作功，因此，要求工质应有良好的膨胀性和 流动性，此外，还要求工质热力性能稳定、无毒、无腐蚀性、价廉、易得等。鉴于此，目前火电厂 中采用水蒸气作为工质。水在锅炉中吸热生成蒸汽，然后在汽轮机中膨胀推动叶片旋转对外作功， 作功后的乏汽在凝汽器中向冷却水放热又凝结成水。
2、压力 p
物理中压强，单位: Pa , N/m2
•常用单位：
•
1 bar = 105 Pa
• 1 MPa = 106 Pa
• 1 atm = 760 mmHg = 1.013105 Pa
• 1 mmHg =133.3 Pa
• 1 at=735.6 mmHg = 9.80665104 Pa
绝对压力与相对压力
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
工质
在热机中要使热能不断地转变为机械能，需要借助于媒介物质。 实现能量转换的媒介物质就称为工质。 不同性质的工质对能量转换的效果有直接影响，工质性质的研究是本学科的重要内容之一。原则上， 气、液、固三态物质都可作为工质，但热力学中热能与机械能之间的相互转换是通过物质的体积变化来 实现的，为使能量转换有效而迅速，常选气态物质作为工质。