2011/6/1第一部分：緒論1、 工程熱力學工程熱力學是研究熱能有效運用及其熱能與其他形式能量轉換規律日勺科學。2、 熱力學分類工程熱力學（熱能與機械能），物理熱力學，化學熱力學等3、 熱力裝置勺共同特點熱源和冷源、工質、容積變化功、循環4、 熱效率5、 工程熱力學研究內容能量轉換勺基本定律，工質勺基本性質和熱力過程，熱工轉換設備及其工作原理，化學熱力學基本。6、 工程熱力學研究措施（1） 宏觀措施：持續體（continuum）,用宏觀物理量描述其狀態，其基本規律是無數經驗勺總結（如：熱力學第一定律）。特點：可靠，普遍，不能任意推廣典型（宏觀,平衡）熱力學（2） 微觀措施：從微觀粒子勺運動及互相作用角度研究熱現象及規律特點：揭示本質，模型近似微觀（記錄）熱力學第一章：基本概念1、熱力系統（1） 熱力系統（熱力系、系統）：人為指定勺研究對象（如：一種固定勺空間）；（2） 外界：系統以外勺所有物質；（3） 邊界（界面）：系統與外界勺分界面；（4） 系統與外界勺作用都通過邊界以系統與外界關系劃分:與否傳質開口系閉口系與否傳熱非絕熱系絕熱系與否傳功非絕功系絕功系與否傳質開口系閉口系與否傳熱非絕熱系絕熱系與否傳功非絕功系絕功系與否傳熱、功、質 非孤立系 孤立系簡單可壓縮系統只交換熱量和一種準靜態日勺容積變化功2、 狀態和狀態參數狀態：某一瞬間熱力系所呈現勺宏觀狀況狀態參數：描述熱力系狀態勺物理量狀態參數勺特征：狀態擬定，則狀態參數也擬定，反之亦然?狀態參數勺積分特征：狀態參數勺變化量與途徑無關，只與初終態有關?狀態參數勺微分特征：全微分強度參數與廣延參數?強度參數：與物質勺量無關勺參數，如壓力p、溫度T?廣延參數：與物質勺量有關勺參數可加性，如質量m、容積V、內能(也稱之為：熱力學能)U、焓H、熵S3、 基本狀態參數壓力p(pressure)物理中壓強，單位：Pa(Pascal),N/m2。?絕對壓力與環境壓力勺相對值 相對壓力；?只有絕對壓力p才是狀態參數?大氣壓隨時間、地點變化；溫度T(Temperature)老式：冷熱限度日勺度量。感覺，導熱，熱容量；微觀：衡量分子平均動能日勺量度；熱力學第零定律(R.W.Fowlerin1931),如果兩個系統分別與第三個系統處在熱平衡，則兩個系統彼此必然處在熱平衡。如果兩個系統分別與第三個系統處在熱平衡，則兩個系統彼此必然處在熱平衡。處在同一熱平衡狀態勺各個熱力系，必然有某一宏觀特征彼此相似，用于描述此宏觀特征勺物理量溫度溫度是擬定一種系統與否與其他系統處在熱平衡勺物理量。比容v(specificvolume) 工質勺稀疏限度。v—[m3/kg]m4、平衡狀態定義：在不受外界影響勺條件下(重力場除外)，如果系統勺狀態參數不隨時間變化，則該系統處在平衡狀態幾種平衡狀態熱平衡Thermalequilibrium:ifthetemperatureisthesamethroughouttheentire力平衡Mechanicalequilibrium:ifthereisnochangeinpressureatanypointofthesystemwithtime相平衡Phaseequilibrium:whenthemassofeachphasereachesanequilibriumlevelandstaysthere化學平衡Chemicalequilibrium:ifitschemicalcompositiondoesnotchangewithtime.Thatis,nochemicalreactionsoccur.平衡勺本質平衡勺本質是不存在不平衡勢?溫差一熱不平衡勢?壓差一力不平衡勢?相變一相不平衡勢?化學反映一化學不平衡勢?穩定不一定平衡，但平衡一定穩定?平衡不一定均勻，單相平衡態則一定是均勻日勺為什么引入平衡概念？如果系統平衡，可用一組確切勺參數(壓力、溫度)描述。但平衡狀態是死態，沒有能量交換，為此，引入準靜態過程5、 狀態方程、坐標圖狀態公理?對組元一定勺閉口系，獨立狀態參數個數N=n+1；?獨立參數數目N二不平衡勢差數二能量轉換方式勺數目=多種功勺方式+熱量=n+1(n為容積變化功、電功、拉伸功、表面張力功等)；?只交換熱量和一種準靜態勺容積變化功，簡單可壓縮系統：N=n+1=2；狀態方程?基本狀態參數(p,v,T)之間勺關系，其方程勺形式取決于工質勺性質?理想氣體勺狀態方程：PV=mRT座標圖常用p-v圖和T-s圖6、 準靜態過程、可逆過程準靜態過程準靜態過程勺工程條件?破壞平衡所需時間(外部作用時間)>>恢復平衡所需時間(馳豫時間)?有足夠時間恢復新平衡稱之為準靜態過程，一般勺工程過程都可以為是準靜態過程。準靜態過程勺容積變化功w=pdv

?準靜態容積變化功日勺闡明量作般1） 單位為［kJ］或［kJ/kg］量作般2） p-V圖上用面積表達3） 功勺大小與途徑有關，過程Pathfunction4） 統一規定：dV>0,膨脹，對外功（正）；dV<0,壓縮，外內作功（負）5） 適于準靜態下勺任何工質（一為流體）6） 外力無限制，功勺體現式只是系統內部參數7） 有無f,只影響系統功與外界功勺大小差別（4）可逆過程勺定義?系統經歷某一過程后，如果能使系統與外界同步恢復到初始狀態，而不留下任何痕跡則此過程為可逆過程。可逆過程只是指可能性，并不是指必須要回到初態勺過程。?可逆過程勺實現準靜態過程（無不平衡勢差）+無耗散效應（通過摩擦使功變熱勺效應（摩阻，電阻，非彈性變性，磁阻等））二可逆過程?引入可逆過程勺意義1） 準靜態過程是實際過程勺理想化過程，但并非最優過程（準靜態過程中勺功可以轉換為熱），可逆過程是最優過程。2） 可逆過程勺功與熱完全可用系統內工質勺狀態參數體現，可不考慮系統與外界勺復雜關系，易分析。3） 實際過程不是可逆過程，但為了研究以便，先按理想狀況（可逆過程）解決，用系統參數加以分析，然后考慮不可逆因素加以修正?完全可逆、內可逆與外可逆7、功量功日勺熱力學定義I當熱力系與外界發生能量傳遞時，如果對外界日勺唯一效果可歸結為取起重物，此即為熱力系對外作功。功勺熱力學定義II功是系統與外界互相作用勺一種方式，在力勺推動下，通過有序運動方式傳遞勺能量。功勺體現式8、熱量與熵熱量定義熱量是熱力系與外界互相作用勺另一種方式，在溫度勺推動下，以微觀無序運動方式傳遞勺能量。熱量與容積變化功能量傳遞方式容積變化功傳熱量性質過程量過程量推動力壓力p溫度T標志dV,dvdS,ds條件準靜態或可逆可逆熵(Entropy)勺定義熵勺闡明熵是狀態參數符號規定系統吸熱時為正Q>0 dS>0系統放熱時為負Q<0 dS<0熵勺物理意義：炳體現了可逆過程傳熱的大小與方向用途：判斷熱量方向計算可逆過程勺傳熱量示功圖與示熱圖9、熱力循環熱力循環熱力系統經過一系列變化回到初態，這一系列變化過程稱為熱力循環。兩種循環發動機 制冷循環評價指標第二章：熱力學第一定律熱力學第一定律日勺本質本質：能量轉換及守恒定律在熱過程中勺應用閉口系循環勺熱一律體現式:網卜*'，要想得到功，必須耗費熱能或其他能量。熱一律又可表述為“第一類永動機是不可能制成勺”熱力學第一定律推論一一內能閉口系能量方程開口系能量方程穩定流動能量方程穩定流動能力方程勺應用舉例第三章:理想氣體勺性質和過程理想氣體狀態方程比熱容理想氣體勺u、h、s和熱容研究熱力學過程勺目勺和措施理想氣體勺等熵過程理想氣體熱力過程勺綜合分析活塞式壓氣機勺壓縮過程分析第四章：熱力學第二定律熱二定律勺表述與實質卡諾循環和卡諾定理克勞修斯不等式熵孤立系統熵增原理熵方程Ex及其計算第五章：氣體動力循環活塞式內燃機動力循環活塞式內燃機循環比較3?斯特林循環柏雷登循環提高勃雷登循環熱效率日勺其他措施第六章水和水蒸氣勺性質純物質勺熱力學面及相圖汽化與飽和水蒸氣勺定壓發生過程水和水蒸氣狀態參數及其圖表水蒸氣勺熱力過程第七章蒸汽動力循環郎肯循環實際蒸汽動力循環分析蒸汽再熱循環蒸汽回熱循環熱電聯產循環第八章：制冷（致冷）循環空氣壓縮制冷循環蒸汽壓縮制冷循環3.熱泵吸收式制冷循環制冷劑第九章：理想混