工程热力学 教案 第三讲.docVIP

｛复习提问｝ ｛导入新课｝ 第二章 热力学第一定律 【学习导引】 热力学第一定律是能量守恒定律在热力学上的应用，确定了热能和机械能之间相互转换时的数量关系，从能量“量”的方面揭示了能量转换的基本规律。 本章以热力学第一定律为理论基础，建立闭口系统和稳定流动开口系统的能量方程，即热力学第一定律的数学表达式，为热力过程计算奠定理论基础。 准平衡过程与可逆过程 系统总储存能 系统与外界传递的能量 热力学第一定律 理想气体比热容及热量计算 理想气体热力学能、焓和熵的计算 本章的主要内容： 理解准平衡过程，掌握可逆过程。 掌握能量、热力系统储存能、热力学能、热量和功量的概念，理解热 量和功量是过程量而非状态参数。 掌握体积变化功、轴功、流动功和技术功的概念、计算及它们之间的 关系。 理解焓的定义式及其物理意义。 熟练使用p-v图和T-s图，能在图上标出状态、过程和循环。 理解热力学第一定律的实质??能量守恒定律。 掌握封闭热力系的能量方程，能熟练运用能量方程对封闭热力系进行 能量交换的分析和计算。 掌握开口热力系的稳定流动能量方程，能熟练运用稳定流动能量方程 对简单的工程问题进行能量交换的分析和计算。 了解常用热工设备主要交换的能量及稳定流动能量方程的简化形式。 本章的重点： 理解热力过程中能量转换的规律，针对封闭系统、稳定流动开口系统会运用热力学第一定律分析计算能量转换问题。 本章难点： 1、对体积变化功、轴功、流动功和技术功的概念、焓、熵的定义、计算及它们之间的关系理解起来会有一定的难度。 2、熟练运用热力第一定律的表达式??能量方程对实际工程问题进行能量交换的分析和计算需要一定的技巧，有一定的难度，应结合例题与习题加强练习。 3、比热容的种类较多，理解起来有一定的难度。应注意各种比热容的区别与联系。在利用比热容计算过程热量及热力学能和焓的变化量时应注意选取正确的比热容，不要相互混淆，应结合例题与习题加强练习。 第一节 准平衡过程与可逆过程 首先要知道什么是“热力过程” 系统从一个状态到达另一个状态所经历的全部状态变化称为热力过程，简称过程。 区别“过程与状态”，即引入“准平衡过程”的原因。 系统状态的改变意味着本身的平衡态被破坏，而实际的热力过程也正是由于各处温度、压力或密度的不平衡引起的。当引起变化的不平衡势差消失后，过程结束，系统又恢复到平衡状态。热力过程所经历的中间状态是不平衡状态，过程进行得愈快，系统就越偏离平衡状态。这样的过程非常复杂，讨论起来很困难，为了简化问题，我们引入准平衡过程的概念。 一切实际热力过程都是热力系与外界之间不平衡势差作用的结果。 1. 准平衡过程 ——假设系统在热力过程中所经历的每一个状态都无限地接近平衡状态，这种过程称为准平衡过程，或准静态过程。 准平衡过程是一种理想过程。 在系统内外的不平衡势（如压力差、温度差等）较小、过程进行得足够缓慢的情况下，可以将实际过程近似地看作准平衡过程。 准平衡过程可在参数坐标图上近似地用连续的实线表示。 热力学中所研究的热力过程，一般都指准平衡过程。 如果系统的平衡状态被破坏后能不断恢复平衡状态，这一过程所需的时间即驰豫时间相对于整个过程来讲又非常短，也就是说系统只有很短的时间偏离平衡状态，那么，这个过程就可以作为准平衡过程。 （看课本图2-1） 2. 可逆过程 如果系统完成某一热力过程后,再沿原来路径反向进行时,能使系统和外界都返回原来状态而不留下任何变化，则这一过程称为可逆过程。反之,则称为不可逆过程。 举例： 取汽缸中的工质为系统。工质自热源吸热，同时进行绝热膨胀而对外做功，忽略系统内部的工质内摩擦、设备各部分的机械摩擦损失，系统所做的功全部用来推动飞轮，以动能的形式储存在飞轮中。如果过程沿原路反向进行，以飞轮储存的动能来推动活塞压缩工质，使其回到原来位置，则系统向热源所放出的热量正好等于系统在膨胀过程中从热源所吸收的热量。这就是可逆过程。 实际过程都是不可逆过程，如传热、混合、扩散、渗透、溶解、燃烧、电加热等。 可逆过程是一个理想过程。可逆过程的条件： 准平衡过程＋无耗散效应 区别“准平衡过程”和“可逆过程”。 第二节 系统总储存能 【热力系统储存能】 1、定义：储存于热力系统的能量。符号：E ，单位为 J 或 kJ 。 2、分类：① 热力学能（内部储存能）：取决于系统本身的热力状态的能量。 ② 外部储存能：系统的宏观动能和重力位能。 下面我们分别学习这两种能量。 ①热力学能——指组成物质的微观粒子本身所具有的能量。 它包括两部分：一是分子热运动的动能，称为内动能；二是分子之间由于相互作用力而具有的位能，称为内位能。 A、符号：U , 单位为J 或kJ 。 B、单位质量工