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（二）工程热力学基础知识 辽工大应用技术学院 一、工程热力学研究对象及基本单位 1、研究对象：热能以及热能与其它能量相互转换的科学。 2、基本单位： 质量：千克kg ；时间：秒s；长度：米m； 力：质量×加速度=力 1 kg ×1 m/ s2=1N 压力：1N/ m2=1pa；功：1N· m=1J； 功率：1J/S=1W 二、热力学系统 1、定义 取某些固定物质或某个固定空间中的物质作为主要研究对象。 2、外界：热力学系统之外和能量转换有关的一切其它物质，统称为外界。 3、边界：热力学系统和外界分界面称为边界。 4、分类：按热力学系统和外界之间是否发生物质交换分为： （1）闭口系统：热力学系统和外界不发生物质交换。 控制质量 （2）开口系统：热力学系统与外界有物质交换。 控制容积 （3）孤立系统：热力学系统和外界之间即无物质交换也无质量交换。 三、热力学系统状态及基本状态参数 1、热力学系统的状态：热力学系统所处宏观状态 2、基本状态参数： 压力；温度；比容。 （1）比容： 1）定义：单位质量物质所占有的容积 υ=V/m（m3/kg) 单位容积物质的质量称为密度。 ρ= 1/υ=m/v(kg/m3) 2)压力及压强p 相对压力： 表压力：流体力学压力高出大气压力pb差值pg。 真空度：流体力学低于大气压力pb差值pυ。 绝对压力：p=pb+pg 或p=pb- pυ P：1N/m2=1pa 1×106pa=1Mpa 3)温度：T ;t T=t℃+273K 四、平衡状态及状态方程式 1、平衡状态 热平衡、力平衡 2、理想气体状态方程 1Kg Pυ=RT 克拉贝隆方程：pvm=RmT m千克 pv=mRT 五、热力学参数 1、比热C ：1kg物质温度升高1K（或1℃ ）所需要的热量为物质比热容。单位：KJ/kg·k C=δq/dt 2、定容比热： 在定容条件下，1kg物质温度升高1K（或1℃ ）所需要的热量为物质比热容。 Cυ=(δq/dt) υ 3、定压比热Cp：在定压条件下，1kg物质温度升高1K（或1℃ ）所需要的热量为物质比热容。 Cp=(δq/dt) p 结论： Cυ Cp 4、熵s:可逆过程中系统的熵变化是系统与外界之间传递热量的标志。 当系统吸收热量时，系统熵增加； 当系统放出热量时，系统熵值减小； 当系统熵不变时，系统和外界之间不传递热量。 δq=Tds Q=∫Tds 系统吸热Q为正； 系统放热Q为负。 可逆循环： δQ=du+pdv δQ=du+δw 闭口系统从外界接收热量，一部分增加内能，另一部分对外作功。 5、功：热力学系统和外界之间通过边界而传递的能量。 举起重物。 δ w=Fdx F=PA δ w=PAdx δ w=Pdv W：系统对外作功为正； 外界对系统作功为负。 6、热量Q 热力学系统和外界之间仅仅由于温度不同而通过边界传递的能量。 吸热为正；放热为负。 δq=Tds 六、热力学过程 1）定容过程 当系统比容保持不变时，系统状态变化所经历的过程。 υ=C 按：p υ=RT p-T成正比。p1/T1=P2/T2 2)定压过程：p=C 3)定温过程：T=C p υ=RT=P1V1=P2V2 p υ =C 定温过程内能保持不变 4)绝热过程：（定熵过程） 系统和外界之间不发生热量交换。 δq=Tds=0 δq/T=ds=0 Pυk=C W1-2=u1-u2 5、多变过程 Pυn=p1υ1n=C 当n取不同数值时，状态参数变化过程就不同。 称多变过程。 当n=0时，pυ0=p=C 定压过程 当n=1时，pυ1=p υ =C 定温过程 当n=k时，pυk=C 绝热过程 当n=∞时，p1/nυ=C 定容过程 6、卡诺循环 特点：两个等温热源，一个高温热源，一个低温热源。绝热压缩，绝热膨胀过程。 q1=T1(S1-S2) q2=T2(S1-S2) 发动机实际循环： 发动机理论循环： 等效卡诺循环： * * 闭口系统 开口系统 相对压力 *