工程热力学基本概念资料课件

过程装备与控制工程专业工程热力学第二讲山东大学机械工程学院过程装备与控制工程研究所

本讲内容CH0基本概念1.1热力系统?系统边界外界1.2热力状态?状态参数1.3热力过程平衡状态状态方程?准静态（准平衡）过程?可逆过程?热力循环

学习要求CH1基本概念1理解并掌握热力系统、状态、过程的基本概念：?系统、边界、外界、封闭系统、敞开系统、简单热力系统、绝热系统、孤立系统；?状态、状态参数、基本状态参数、导出状态参数、强度参数、广度参数、平衡状态、自由度、状态方程；?过程、准静态过程、可逆过程、循环、正循环、逆循环、可逆循环、不可逆循环；?压力、绝压、表压、真空度、温度、温标、比容；?过程量、状态量，p–V图、T–S图；?等等。2掌握热力学第零定律

1.1热力系统{基本概念：?热力系统(热力系、系统)：作为研究对象的人为指定范围内的物质。?边界（控制面）：系统和外界之间的分界面。?外界：系统之外的物质。{边界：?边界的作用：系统与外界通过边界交换能量和质量。?边界的特性：可以是固定的，也可以是运动的；可以是真实的，也可以是假想的。

1.1热力系统{热力系统选取的人为性：?热力系的选取取决于研究目的和方法，具有随意性，但选取不当将不便于分析。?举例：过热器汽轮机发电机锅炉凝汽器给水泵

1.1热力系统{热力系统的分类：?系统与外界是否传质：开口系/闭口系非绝热系/绝热系非绝功系/绝功系?系统与外界是否传热：?系统与外界是否传功：?系统与外界是否传热、功、质：非孤立系/孤立系?系统物理化学性质是否均匀：?系统工质种类是否单一：?系统工质相态是否单一：均匀系/非均匀系单元系/多元系单相系/多相系{最重要的热力系统_简单可压缩系统：?只交换热量和一种准静态的容积变化功（压缩功或膨胀功）！

1.1热力系统{热力系统的分类图解：非孤立系＋相关外界＝孤立系m1?开口系121+2?闭口系Q1+2+3?绝热闭口系1+2+3+4?孤立系W43

1.2热力状态{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。?状态确定，则状态参数也确定，反之亦然。?状态参数的分类：(是否可以直接测量)1、基本状态参数：pT2、导出状态参数：HVUSAG?状态参数的特征：可判断是否是状态参数1、积分特征：点函数状态参数的变化量与路径无关，只与初终态有关。2、微分特征：全微分设z=z(x,y)a12b

1.2热力状态{基本状态参数_压力p：?就是物理中的压强。?基本单位:Pa(Pascal),N/m2?常用单位：1mmHg=133.3Pa1kPa=101bar=101MPa=10356PaPaPa1atm=760mmHg=1.013?105Pa≈1barPa1at=1kgf/cm=9.80665?1024?工业或一般科研测量：压力传感器、压力表

1.2热力状态{基本状态参数_压力p：?绝对压力p：系统的真实压力。?环境压力p：指压力表所处环境的压力b?表压p：绝对压力与环境压力的相对值e?真空度p：绝对压力小于环境压力时，二者的相对值vpepvpppb{注意：?只有绝对压力p才是状态参数。?环境压力一般为大气压，但不一定。?环境压力的确定：1）大气压随时间、地点变化，常取0.1MPa或者取1atm=760mmHg=1.013?10Pa。2）当h变化大，ρ=ρ(h)5

1.2热力状态{基本状态参数_温度T：{温度的定义：?传统：冷热程度的度量。?微观：衡量分子平均动能的量度。感觉T∝0.5mw2?热力学定义：温度是确定一个系统是否与其它系统处于热平衡的宏观物理量。{温度的常用单位：K，℃{温度的测量：?理论基础——热力学第零定律。?测量工具——温度计。工业或一般科研测量：水银温度计，酒精温度计，热电偶，热电阻，辐射温度计，铂电阻温度计。?温度计组成：物质特性、基准点、刻度。?温标：温度的数值表示法。四种常用温标

1.2热力状态{热力学第零定律（R.W.Fowlerin1931）：?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。?具体表述如下：1.可以通过使两个体系相接触，并观察这两个体系的性质是否发生变化而判断这两个体系是否已经达到平衡。2.当外界条件不发生变化时，已经达成热平衡状态的体系，其内部的温度是均匀分布的，并具有确定不变的温度值。3.一切互为平衡的体系具有相同的温度，所以，一个体系的温度可以

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