哈工大工程热力学教案-第1章 基本概念

工程热力学讲稿 第1章 基本概念

本章基本要求:

深刻理解热力系统、外界、热力平衡状态、准静态过程、可逆过程、热力循环的概念,掌握温度、压力、比容的物理意义,掌握状态参数的特点。 本章重点:

取热力系统,对工质状态的描述,状态与状态参数的关系,状态参数,平衡状态,状态方程,可逆过程。

1. 1 热力系统

一、热力系统

系统:用界面从周围的环境中分割出来的研究对象,或空间内物体的总和。 外界:与系统相互作用的环境。

界面:假想的、实际的、固定的、运动的、变形的。

依据:系统与外界的关系,系统与外界的作用:

热交换、功交换、质交换。

二、闭口系统和开口系统(按系统与外界有无物质交换)

闭口系统:系统内外无物质交换,称控制质量。 开口系统:系统内外有物质交换,称控制体积。

三、绝热系统与孤立系统

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工程热力学讲稿 绝热系统:系统内外无热量交换 (系统传递的热量可忽略不计时,可认为绝热)

孤立系统:系统与外界既无能量传递也无物质交换

=系统+相关外界=各相互作用的子系统之和= 一切热力系统连同

相互作用的外界

四、根据系统内部状况划分

可压缩系统:由可压缩流体组成的系统。

简单可压缩系统:与外界只有热量及准静态容积变化

均匀系统:内部各部分化学成分和物理'性质都均匀一致的系统,是由单相组成的。

非均匀系统:由两个或两个以上的相所组成的系统。 单元系统:一种均匀的和化学成分不变的物质组成的系统。 多元系统:由两种或两种以上物质组成的系统。

单相系:系统中工质的物理、化学性质都均匀一致的系统称为单相系。 复相系:由两个相以上组成的系统称为复相系,如固、液、气组成的三相系统。 注意:

系统的选取方法仅影响解决问题的繁复程度,与研究问题的结果无关。 思考题:

孤立系统一定是闭口系统吗。反之怎样。 孤立系统一定不是开口的吗。 孤立系统是否一定绝热。

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工程热力学讲稿 1.2 工质的热力状态与状态参数

一、状态与状态参数

状态:热力系统中某瞬间表现的工质热力性质的总状况。 状态参数:描述工质状态特性的各种状态的宏观物理量。

如:温度(T)、压力(P)、比容(υ)或密度(ρ)、内能(u)、焓(h)、熵(s)、自由能(f)、自由焓(g)等。

状态参数的数学特性:

1. ?dx?x2?x1

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表明:状态的路径积分仅与初、终状态有关,而与状态变化的途径无关。 2.?dx=0

表明:状态参数的循环积分为零

基本状态参数:可直接或间接地用仪表测量出来的状态参数。

如:温度、压力、比容或密度

1. 温度:宏观上,是描述系统热力平衡状况时冷热程度的物理量。

微观上,是大量分子热运动强烈程度的量度

mw2?BT 2式中

mw2—分子平移运动的动能,其中m是一个分子的质量,2w是分子平移运动的均方根速度;B—比例常数;

T—气体的热力学温度。

热力学第零定律:如两个物体分别和第三个物体处于热平衡,则它们彼此之间也必然处于热平衡。

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