1、第一章基本概念1.基本概念熱力系統 ：用界面將所要研究的對象與周圍環境分隔開來，這種人為分隔的研究對象，稱為熱力系統，簡稱系統。邊界 ：分隔系統與外界的分界面，稱為邊界。外界 ：邊界以外與系統相互作用的物體，稱為外界或環境。閉口系統 ：沒有物質穿過邊界的系統稱為閉口系統，也稱控制質量。開口系統 ：有物質流穿過邊界的系統稱為開口系統，又稱控制體積，面稱為控制界面。簡稱控制體，其界絕熱系統 ：系統與外界之間沒有熱量傳遞，稱為絕熱系統。孤立系統 ：系統與外界之間不發生任何能量傳遞和物質交換，稱為孤立系統。單相系 ：系統中工質的物理、化學性質都均勻一致的系統稱為單相系。復相系 ：由兩個相以上組成的系統

2、稱為復相系，如固、液、氣組成的三相系統。單元系 ：由一種化學成分組成的系統稱為單元系。多元系 ：由兩種以上不同化學成分組成的系統稱為多元系。均勻系 ：成分和相在整個系統空間呈均勻分布的為均勻系。非均勻系 ：成分和相在整個系統空間呈非均勻分布，稱非均勻系。熱力狀態 ：系統中某瞬間表現的工質熱力性質的總狀況，稱為工質的熱力狀態，簡稱為狀態。平衡狀態 ：系統在不受外界影響的條件下，如果宏觀熱力性質不隨時間而變化，系統內外同時建立了熱的和力的平衡，這時系統的狀態稱為熱力平衡狀態，簡稱為平衡狀態。狀態參數 ：描述工質狀態特性的各種物理量稱為工質的狀態參數。如溫度（T）、壓力（ P）、比容（ ）或密度（

3、）、內能（ u）、焓（ h）、熵（ s）、自由能（ f）、自由焓（ g）等。基本狀態參數 ：在工質的狀態參數中， 其中溫度、 壓力、比容或密度可以直接或間接地用儀表測量出來，稱為基本狀態參數。溫度 ：是描述系統熱力平衡狀況時冷熱程度的物理量，分子熱運動的強弱程度的宏觀反映。其物理實質是物質內部大量微觀熱力學第零定律 ：如兩個物體分別和第三個物體處于熱平衡，于熱平衡。則它們彼此之間也必然處壓力 ：垂直作用于器壁單位面積上的力，稱為壓力，也稱壓強。相對壓力 ：相對于大氣環境所測得的壓力。 如工程上常用測壓儀表測定系統中工質的壓力即為相對壓力。比容 ：單位質量工質所具有的容積，稱為工質的比容。密度

4、：單位容積的工質所具有的質量，稱為工質的密度。強度性參數 ：系統中單元體的參數值與整個系統的參數值相同，與質量多少無關， 沒有可加性，如溫度、壓力等。在熱力過程中，強度性參數起著推動力作用，稱為廣義力或勢。廣延性參數 ：整個系統的某廣延性參數值等于系統中各單元體該廣延性參數值之和，如系統的容積、內能、焓、熵等。在熱力過程中，廣延性參數的變化起著類似力學中位移的作用，稱為廣義位移。準靜態過程 ：過程進行得非常緩慢， 使過程中系統內部被破壞了的平衡有足夠的時間恢復到新的平衡態， 從而使過程的每一瞬間系統內部的狀態都非常接近平衡狀態，整個過程可看作是由一系列非常接近平衡態的狀態所組成，并稱之為準靜態

5、過程。可逆過程 ：當系統進行正、反兩個過程后，系統與外界均能完全回復到初始狀態，這樣的過程稱為可逆過程。膨脹功 ：由于系統容積發生變化 （增大或縮小） 而通過界面向外界傳遞的機械功稱為膨脹功，也稱容積功。熱量 ：通過熱力系邊界所傳遞的除功之外的能量。熱力循環 ：工質從某一初態開始， 經歷一系列狀態變化， 最后又回復到初始狀態的全部過程稱為熱力循環，簡稱循環。第二章氣體的熱力性質1.基本概念理想氣體 ：氣體分子是由一些彈性的、忽略分子之間相互作用力（引力和斥力）有體積的質點所構成。、不占比熱 ：單位物量的物體，溫度升高或降低的比熱。1K （ 1）所吸收或放出的熱量，稱為該物體定容比熱 ：在定容情

6、況下， 單位物量的物體， 溫度變化 1K（ 1）所吸收或放出的熱量，稱為該物體的定容比熱。定壓比熱 ：在定壓情況下， 單位物量的物體， 溫度變化 1K（ 1）所吸收或放出的熱量，稱為該物體的定壓比熱。定壓質量比熱 ：在定壓過程中，單位質量的物體，當其溫度變化 1K（ 1）時，物體和外界交換的熱量，稱為該物體的定壓質量比熱。定壓容積比熱 ：在定壓過程中，單位容積的物體，當其溫度變化 1K（ 1）時，物體和外界交換的熱量，稱為該物體的定壓容積比熱。定壓摩爾比熱 ：在定壓過程中，單位摩爾的物體，當其溫度變化 1K（ 1）時，物體和外界交換的熱量，稱為該物體的定壓摩爾比熱。定容質量比熱 ：在定容過程中

7、，單位質量的物體，當其溫度變化 1K（ 1）時，物體和外界交換的熱量，稱為該物體的定容質量比熱。定容容積比熱 ：在定容過程中，單位容積的物體，當其溫度變化 1K（ 1）時，物體和外界交換的熱量，稱為該物體的定容容積比熱。定容摩爾比熱 ：在定容過程中，單位摩爾的物體，當其溫度變化 1K（ 1）時，物體和外界交換的熱量，稱為該物體的定容摩爾比熱。混合氣體的分壓力：維持混合氣體的溫度和容積不變時，各組成氣體所具有的壓力。道爾頓分壓定律：混合氣體的總壓力P 等于各組成氣體分壓力Pi 之和。混合氣體的分容積：維持混合氣體的溫度和壓力不變時，各組成氣體所具有的容積。阿密蓋特分容積定律：混合氣體的總容積V

8、等于各組成氣體分容積V i 之和。混合氣體的質量成分 ：混合氣體中某組元氣體的質量與混合氣體總質量的比值稱為混合氣體的質量成分。混合氣體的容積成分 ：混合氣體中某組元氣體的容積與混合氣體總容積的比值稱為混合氣體的容積成分。混合氣體的摩爾成分 ：混合氣體中某組元氣體的摩爾數與混合氣體總摩爾數的比值稱為混合氣體的摩爾成分。對比參數 ：各狀態參數與臨界狀態的同名參數的比值。對比態定律 ：對于滿足同一對比態方程式的各種氣體，對比參數pr 、 Tr 和 vr 中若有兩個相等，則第三個對比參數就一定相等，物質也就處于對應狀態中。第三章熱力學第一定律1.基本概念熱力學第一定律:能量既不能被創造，也不能被消滅

9、，它只能從一種形式轉換成另一種形式， 或從一個系統轉移到另一個系統，而其總量保持恒定，這一自然界普遍規律稱為能量守恒與轉換定律。 把這一定律應用于伴有熱現象的能量和轉移過程， 即為熱力學第一定律。第一類永動機：不消耗任何能量而能連續不斷作功的循環發動機，稱為第一類永動機。熱力學能 ：熱力系處于宏觀靜止狀態時系統內所有微觀粒子所具有的能量之和。外儲存能 ：也是系統儲存能的一部分，取決于系統工質與外力場的相互作用（如重力位能）及以外界為參考坐標的系統宏觀運動所具有的能量（宏觀動能） 。這兩種能量統稱為外儲存能。軸功 ：系統通過機械軸與外界傳遞的機械功稱為軸功。流動功（或推動功） ：當工質在流進和流

10、出控制體界面時，后面的流體推開前面的流體而前進， 這樣后面的流體對前面的流體必須作推動功。 因此，流動功是為維持流體通過控制體界面而傳遞的機械功，它是維持流體正常流動所必須傳遞的能量。焓：流動工質向流動前方傳遞的總能量中取決于熱力狀態的那部分能量。對于流動工質，焓 =內能 +流動功，即焓具有能量意義；對于不流動工質，焓只是一個復合狀態參數。穩態穩流工況 ：工質以恒定的流量連續不斷地進出系統， 系統內部及界面上各點工質的狀態參數和宏觀運動參數都保持一定，不隨時間變化，稱穩態穩流工況。技術功 ：在熱力過程中可被直接利用來作功的能量，稱為技術功。動力機 ：動力機是利用工質在機器中膨脹獲得機械功的設備

11、。壓氣機 ：消耗軸功使氣體壓縮以升高其壓力的設備稱為壓氣機。節流 ：流體在管道內流動， 遇到突然變窄的斷面， 由于存在阻力使流體壓力降低的現象。2.常用公式外儲存能 ：1宏觀動能：Ek1 mc 222重力位能：Epmgz式中g重力加速度。系統總儲存能：1 EUEkE p或 EU1 mc 2mgz22 eu1 c 2gz23 EU或 eu （沒有宏觀運動，并且高度為零）熱力學能變化：21 ducv dT ，ucv dT1適用于理想氣體一切過程或者實際氣體定容過程2ucv (T2T1 )適用于理想氣體一切過程或者實際氣體定容過程（用定值比熱計算）t2t 2t 1t 2t13 ucvdtcvdtt2

12、t1cvdt cvm 0cvm 0t100適用于理想氣體一切過程或者實際氣體定容過程（用平均比熱計算）24把 cv f T 的經驗公式代入u cv dT 積分。1適用于理想氣體一切過程或者實際氣體定容過程（用真實比熱公式計算）nn5U U1 U2U nU imi uii 1i 1由理想氣體組成的混合氣體的熱力學能等于各組成氣體熱力學能之和，各組成氣體熱力學能又可表示為單位質量熱力學能與其質量的乘積。26uqpdv1適用于任何工質，可逆過程。7uq適用于任何工質，可逆定容過程28updv1適用于任何工質，可逆絕熱過程。9U0適用于閉口系統任何工質絕熱、 對外不作功的熱力過程等熱力學能或理想氣體定

13、溫過程。10UQW適用于 mkg 質量工質，開口、閉口，任何工質，可逆、不可逆過程。11.uqw適用于 1kg 質量工質，開口、閉口，任何工質，可逆、不可逆過程12. du q pdv適用于微元，任何工質可逆過程13uhpv熱力學能的變化等于焓的變化與流動功的差值。焓的變化 ：1 HUpV適用于 m 千克工質2 hupv適用于 1 千克工質3 huRTf T適用于理想氣體24 dhc p dT ，hcp dT1適用于理想氣體的一切熱力過程或者實際氣體的定壓過程5hc p (T2T1 )適用于理想氣體的一切熱力過程或者實際氣體的定壓過程，用定值比熱計算t 2t 2t1t2t16 hc p dtc

14、 p dtt2t1c p dt cpm 0c pm 0t100適用于理想氣體的一切熱力過程或者實際氣體的定壓過程用平均比熱計算27把 c p f T 的經驗公式代入h c p dT 積分。1適用于理想氣體的一切熱力過程或者實際氣體的定壓過程，用真實比熱公式計算nn8H H1 H2H nH imi hii 1i 1由理想氣體組成的混合氣體的焓等于各組成氣體焓之和，各組成氣體焓又可表示為單位質量焓與其質量的乘積。9熱力學第一定律能量方程Q h1 C2gzmh1 C 2gzmW dE2222212 111SCV適用于任何工質，任何熱力過程。10 dh q1 dc 2gdz ws2適用于任何工質，穩態

15、穩流熱力過程11 dhqws適用于任何工質穩態穩流過程，忽略工質動能和位能的變化。212hqvdp1適用于任何工質可逆、穩態穩流過程，忽略工質動能和位能的變化。213hvdp1適用于任何工質可逆、穩態穩流絕熱過程，忽略工質動能和位能的變化。14hq適用于任何工質可逆、穩態穩流定壓過程，忽略工質動能和位能的變化。15h0適用于任何工質等焓或理想氣體等溫過程。熵的變化 ：2q1s1 T適用于任何氣體，可逆過程。2ss fsgs f 為熵流，其值可正、可負或為零；sg 為熵產，其值恒大于或等于零。T23scv ln（理想氣體、可逆定容過程）T24sc p ln（理想氣體、可逆定壓過程）5sRln v

16、2R ln p1 （理想氣體、可逆定溫過程）v1p26s0 （定熵過程）s cv ln T2R ln v2T1v1c p ln T2R ln p 2T1p1v2p 2c p lncv lnv1p1適用于理想氣體、任何過程功量 ：膨脹功（容積功） ：21wpdv或 wpdv1適用于任何工質、可逆過程2 w0適用于任何工質、可逆定容過程3 wp v2v1適用于任何工質、可逆定壓過程v24 wRT ln適用于理想氣體、可逆定溫過程5 wqu適用于任何系統，任何工質，任何過程。6 wq適用于理想氣體定溫過程。7 wu適用于任何氣體絕熱過程。28 wCv dT1適用于理想氣體、絕熱過程9wu1p1v1p

17、2 v2k11R TT2k11k 1RT1 1kp 2k1p1適用于理想氣體、可逆絕熱過程10w1p1 v1p2 v 2n11R TT2n11n 1RT11p 2nn 1n1p1適用于理想氣體、可逆多變過程流動功 :w fp2v 2p1 v1推動 1kg 工質進、出控制體所必須的功。技術功 :1 wt1c 2g z ws2熱力過程中可被直接利用來作功的能量，統稱為技術功。2 wt1 dc2gdz ws2適用于穩態穩流、微元熱力過程3 wtwp1 v1p2v 2技術功等于膨脹功與流動功的代數和。4wtvdp適用于穩態穩流、微元可逆熱力過程25 wtvdp1適用于穩態穩流、可逆過程熱量 ：1qTd

18、S適用于任何工質、微元可逆過程。22 qTds1適用于任何工質、可逆過程3QUW適用于 mkg 質量任何工質，開口、閉口，可逆、不可逆過程4 quw適用于 1kg 質量任何工質，開口、閉口，可逆、不可逆過程5qdupdv適用于微元，任何工質可逆過程。26 qupdv1適用于任何工質可逆過程。7 Q h21 C22gZ 2 m2h11 C12gZ 1 m1 WS dECV22適用于任何工質，任何系統，任何過程。128qdhdcgdzws適用于微元穩態穩流過程9 qhwt適用于穩態穩流過程10 qu適用于任何工質定容過程11 qcv T2T1適用于理想氣體定容過程。12 qh適用于任何工質定壓過程

19、13 qc p T2T1適用于理想氣體、定壓過程14q0適用于任何工質、絕熱過程15nkqcv T2 T1 n 1n1適用于理想氣體、多變過程第四章理想氣體的熱力過程及氣體壓縮1.基本概念分析熱力過程的一般步驟：1.依據熱力過程特性建立過程方程式，p=f(v) ；2.確定初、終狀態的基本狀態參數；3.將過程線表示在p-v 圖及 T s 圖上 ,使過程直觀， 便于分析討論。4.計算過程中傳遞的熱量和功量。絕熱過程 ：系統與外界沒有熱量交換情況下所進行的狀態變化過程，即 q0 或 q0 稱為絕熱過程。定熵過程 ：系統與外界沒有熱量交換情況下所進行的可逆熱力過程，稱為定熵過程。多變過程 ：凡過程方程

20、為pvn常數的過程，稱為多變過程。定容過程 ：定量工質容積保持不變時的熱力過程稱為定容過程。定壓過程 ：定量工質壓力保持不變時的熱力過程稱為定壓過程。定溫過程 ：定量工質溫度保持不變時的熱力過程稱為定溫過程。單級活塞式壓氣機工作原理： 吸氣過程、壓縮過程、排氣過程，活塞每往返一次，完成以上三個過程。活塞式壓氣機的容積效率：活塞式壓氣機的有效容積和活塞排量之比，稱為容積效率。活塞式壓氣機的余隙 ：為了安置進、 排氣閥以及避免活塞與汽缸端蓋間的碰撞， 在汽缸端蓋與活塞行程終點間留有一定的余隙，稱為余隙容積，簡稱余隙。最佳增壓比 ：使多級壓縮中間冷卻壓氣機耗功最小時，各級的增壓比稱為最佳增壓比。壓氣

21、機的效率 ：在相同的初態及增壓比條件下， 可逆壓縮過程中壓氣機所消耗的功與實際不可逆壓縮過程中壓氣機所消耗的功之比，稱為壓氣機的效率。熱機循環 ：若循環的結果是工質將外界的熱能在一定條件下連續不斷地轉變為機械能，則此循環稱為熱機循環。2.常用公式氣體主要熱力過程的基本公式過程定容過程定壓過程定溫過程定熵過程多變過程過程指數 n01n過程方程v= 常數p= 常數pv= 常數pv= 常數pv n = 常數p1v1p2 v2np2vnp1v12T2p2T2v2T21v2n1P、v、T 關系p1 v1 p2 v2T2v2T1p1T1v1T1v1T1v1n 11np2p 2p1p1ucv (T2T1)u

22、、 h、 Shcp (T2T1)計算式cv ln T2ST1膨脹功2w=0wpdv1熱量ucv (T2T1)hcp (T2T1 )S cP ln T2 T1w p(v2 v1 ) R(T2 T1)u 0 h 0S R ln v2 v1R ln p1p2w RT ln v2 v1RT ln p1p2ucv (T2T1)hcp (T2T1 )S0wu1( p1 v1 p2 v2 )11R(T1 T2 )11RT11P21P1ucv (T2T1 )hcp (T2T1 )Sc ln T2R ln v2vT1v1cp ln T2Rln p2T1p1cpln v2c ln p2v1vp11w ( p1v1

23、 p2 v2 )n 11R(T1T2)n1n 1RT1 1nP2n 1P12quqcdT1cv (T2T1)2Tds1比熱容cv備注表中比熱容為定值比熱容qhcp (T2T1)cpnq T sq1nq0T1 )wcv (T2(n 1)0ncvcnn1多變指數n：z 級壓氣機，最佳級間升壓比： z pi1p13.重要圖表圖 4 3 多變過程p-v 圖圖 4 3 多變過程T-s 圖第五章熱力學第二定律1. 基本概念熱力學第二定律：開爾文說法：只冷卻一個熱源而連續不斷作功的循環發動機是造不成功的。克勞修斯說法：熱不可能自發地、不付代價地從低溫物體傳到高溫物體。第二類永動機 ：從單一熱源取得熱量， 并

24、使之完全轉變為機械能而不引起其他變化的循環發動機，稱為第二類永動機。孤立系統 ：系統與外界之間不發生任何能量傳遞和物質交換，稱為孤立系統。孤立系統熵增原理：任何實際過程都是不可逆過程，只能沿著使孤立系統熵增加的方向進行。定熵過程 ：系統與外界沒有熱量交換情況下所進行的可逆熱力過程，稱為定熵過程。熱機循環 ：若循環的結果是工質將外界的熱能在一定條件下連續不斷地轉變為機械能，則此循環稱為熱機循環。制冷 ：對物體進行冷卻，使其溫度低于周圍環境溫度，并維持這個低溫稱為制冷。制冷機 ：從低溫冷藏室吸取熱量排向大氣所用的機械稱為制冷機。熱泵 ：將從低溫熱源吸取的熱量傳送至高溫暖室所用的機械裝置稱為熱泵。理

25、想熱機 ：熱機內發生的一切熱力過程都是可逆過程，則該熱機稱為理想熱機。卡諾循環 ：在兩個恒溫熱源間，由兩個可逆定溫過程和兩個可逆絕熱過程組成的循環，稱為卡諾循環。卡諾定理 ：1所有工作于同溫熱源與同溫冷源之間的一切可逆循環，其熱效率都相等，與采用哪種工質無關。2在同溫熱源與同溫冷源之間的一切不可逆循環，其熱效率必小于可逆循環。自由膨脹 ：氣體向沒有阻力空間的膨脹過程，稱為自由膨脹過程。第七章水蒸氣1基本概念未飽和水 :水溫低于飽和溫度的水稱為未飽和水（也稱過冷水）.飽和水 :當水溫達到壓力P 所對應的飽和溫度t s 時，水將開始沸騰，這時的水稱為飽和水。濕飽和蒸汽： 把預熱到ts 的飽和水繼續

26、加熱，飽和水開始沸騰，在定溫下產生蒸汽而形成飽和液體和飽和蒸汽的混合物，這種混合物稱為濕飽和蒸汽，簡稱濕蒸汽。干飽和蒸汽： 濕蒸汽的體積隨著蒸汽的不斷產生而逐漸加大，直至水全部變為蒸汽，這時的蒸汽稱為干飽和蒸汽（即不含飽和水的飽和蒸汽）2常用公式干度：濕蒸汽中含干蒸汽的質量干度 x濕蒸汽的總質量濕蒸汽的參數：vxxv(1x)vvx(vv )vxxv （當 p 不太大， x 不太小時）hxxh(1x)hhx( hh )hxrsxxs(1x)ssx(ss )srxTsuxhxpvx過熱蒸汽的焓：hhcpm (tts)其中 cpm (tts) 是過熱熱量， t 為過熱蒸汽的溫度，cpm 為過熱蒸汽由

27、t 到 ts 的平均比定壓熱容。過熱蒸汽的熱力學能：uhpv過熱蒸汽的熵：TdTrTrs scpscpm lnTsTsTTsTs水蒸氣定壓過程：qhh2h1uh2h1p(v2v1 )wqu 或 wp(v2v1 )wtpvdp0prTdTrTs sTsTs cp TsTscpm ln Ts水蒸氣定容過程：vwpdv 0vquu h2h1v( p2p1 )p 2vdpv( p1p2 )wtp1水蒸氣定溫過程：qT ( s2s1 )wquwtqhuh2h1( p2 v2p1v1 )水蒸氣絕熱過程：q0wuwthuh2h1( p2 v2p1v1 )3重要圖表7-1 凝固時體積膨脹的物質的p-t 圖圖

28、7-2 凝固時體積縮小的物質的p-t 圖圖 7-6 水蒸氣的T-s 圖圖 7-5 水蒸氣的 p-v 圖圖 7-10 水蒸氣的定容過程圖 7-9 水蒸氣的定壓過程圖 7-11 水蒸氣的定溫過程圖 7-12 水蒸氣的定熵過程第八章濕空氣1. 基本概念濕空氣：干空氣和水蒸氣所組成的混合氣體。飽和空氣：干空氣和飽和水蒸氣所組成的混合氣體。未飽和空氣：干空氣和過熱水蒸氣所組成的混合氣體。絕對濕度：每立方米濕空氣中所含有的水蒸氣質量。飽和絕對濕度：在一定溫度下飽和空氣的絕對濕度達到最大值，稱為飽和絕對濕度相對濕度：濕空氣的絕對濕度v 與同溫度下飽和空氣的飽和絕對濕度s 的比值含濕量(比濕度)：在含有1kg

29、 干空氣的濕空氣中，所混有的水蒸氣質量飽和度：濕空氣的含濕量d 與同溫下飽和空氣的含濕量ds 的比值濕空氣的比體積：在一定溫度T 和總壓力p 下， 1kg 干空氣和0.001d水蒸氣所占有的體積濕空氣的焓：1kg 干空氣的焓和0.001dkg 水蒸氣的焓的總和第九章氣體和蒸汽的流動1基本概念穩態穩流：穩態穩流是指開口系統內每一點的熱力學和力學參數都不隨時間而變化的流動，但在系統內不同點上，參數值可以不同。 為了簡化起見， 可認為管道內垂直于軸向的任一截面上的各種參數都均勻一致，流體參數只沿管道軸向或流動方向發生變化。定熵滯止參數： 將具有一定速度的流體在定熵條件下擴壓， 使其流速降低為零， 這

30、時氣體的參數稱為定熵滯止參數。減縮噴管： 當進入噴管的氣體是 M < 1 的亞音速氣流時， 這種沿著氣體流動方向噴管截面積逐漸縮小的噴管稱為漸縮噴管。漸擴噴管： 當進入噴管的氣體是 M > 1 的超音速氣流時， 這種沿氣流方向噴管截面積逐漸擴大的噴管稱為漸擴噴管。縮放噴管： 如需要將M < 1 的亞音速氣流增大到M > 1 的超音速氣流， 則噴管截面積應由 df < 0 逐漸轉變為 df > 0 ，即噴管截面積應由逐漸縮小轉變為逐漸擴大，這種噴管稱為漸縮漸擴噴管，或簡稱縮放噴管，也稱拉伐爾（Laval ）噴管。節流： 節流過程是指流體（液體、氣體）在管道中流經閥門、孔板或多孔堵塞物等設備時，由于局部阻力