工程热力学教学课件电子教案全套课件二.pptx

第一章　基本概念;本章基本要求：;§1－1　热能在热机中转变成机械能的过程;热能动力装置： 　　从燃料燃烧中得到热能，并利用热能得到动力的设备。;内燃机（汽油机）;蒸汽动力装置;燃料在锅炉中燃烧，加热沸水管内的水，使之变为蒸汽，并在过热器内过热，成为过热蒸汽，完成从化学能转变到热能的过程； 高温高压（相对于环境）蒸汽膨胀推动汽轮机作功（机械能）； 作功后的乏汽从汽轮机进入冷凝器，被冷却水冷凝成水，并由泵加压送入锅炉加热。;不同点：构造和工作特性不同。 相同点： 存在某一种媒介物质以获得能量； 　（如内燃机中混合气，蒸汽机中的水） 存在能提供热能的能量源； 余下的热能排向环境介质。;名词定义：;　　工质从高温热源吸热，将其中一部分转化为机械能而作功，并把余下部分传给低温热源。;§1－2　热力系统;　　为了研究问题方便，热力学中常把分析对象从周围物体中分割出来，研究它与周围物体之间的能量和物质的传递。;系统与边界：;热力系统的分类：;;热力系统的划分要根据具体要求而定，如内燃机在气缸进、排气门关闭时，取封闭于气缸内的工质为系统是闭口系统；而把内燃机进、排气及燃烧膨胀过程一起研究时，取气缸为划定的空间就是开口系统。;1－3　工质的热力学状态及其基本状态参数;热力学状态： 　　工质在热力变化过程中某一瞬间呈现出来的宏观物理状况，简称状态。; 1）工程热力学只从总体上研究工质所处的状态及其变化，不从微观角度研究个别粒子的行为和特性，因而所采用的物理量都是宏观的物理量。 2）状态参数的全部或一部分发生变化，即表明物质的状态发生变化。物质的状态变化也必然可由参数的变化标志出来。状态参数一旦确定，工质的状态也完全确定。因而状态参数是热力系统的单值函数，其值只取决于初终态，与过程无关。;即满足：△Z ＝　　　　　＝Z2－Z1 　　　　 3) 状态参数是点函数，其微分是全微分。设 　　Z＝f(x,y),则： 　 　反之，如能证明某物理量具有上述数学特征，则该物理量一定是状态参数。;4）常用的状态参数有: 压力P、温度T、体积V、热力学能U、??H和熵S，其中压力、温度和体积可直接用仪器测量，称为基本状态参数。其余状态参数可根据基本状态参数间接算得。 5）状态参数有强度量与广延量之分： 　强度量：与系统质量无关，如P、T。强度量不具有可加性。 　广延量：与系统质量成正比，如V、U、H、S。广延量具有可加性。广延量的比参数（单位质量工质的体积、热力学能等）具有强度量的性质，不具有可加性。;基本热力学参数;热平衡定律（热力学第零定律）:分别与第三个系统处于热平衡（相互之间没有热量传递）的两个系统，它们彼此也必定处于热平衡。（这是由实验、经验中得到的，不可以由其它定律推出。）　　既然两个（或多个）独立的系统各自处于一定状态时是热平衡的，那么，这两个（或多个）系统具有一个共同的宏观性质。可以用一个物理量－温度来描述。;温度的定义： 1）宏观上温度是物体冷热程度的标志 2）微观上温度是物质分子热运动剧烈程度的标志 温度是描述热力学平衡系统的一个状态参数，是强度量。 测量温度的仪器称做温度计，选作温度计的感应元件的物体应具备特定的物理性质：随物体的冷热程度不同有显著的变化。;定义：温标是指温度的数值表示法;热力学绝对温标（热力学温度或绝对温） 　　开尔文在热力学第二定律的基础上，从理论上引入的与测温物质性质无关的温标。它可作为标准温标，一切经验温标均可以用此温标来校正。 　　 　　符号为T，单位为K(称“开尔文”)。　 　　规定水的三相点为基准点，并规定此点的温度为273.16K; ;华氏温标与摄氏温标的换算关系为： t(℃)= 0℃ = 32 oF 100 ℃ = 212oF 郎肯温标：是盎格鲁撒克逊民族（欧洲）用的温标。采用符号T，单位用r。　T(r)=9/5 T(K);二、压力; 绝对压力、表压力、真空度及大气压力之间的关系;压力的单位 国际标准单位：帕斯卡(简称帕) 　　 符号：Pa 1Pa=1N/m2;各压力单位之间的换算关系：;三、比体积和密度;1－4 平衡状态、状态方程式、坐标图;定义：;　　系统内部及系统与外界之间的一切不平衡势差（力差、温差、化学势差）消失是系统实现热力平衡状态的充要条件。;自然界的物质实际上都处于非平衡状态，平衡只是一种极限的理想状态 工程热力学通常只研究平衡状态;思考题;平衡状态是相对时间而言的，均匀状态是相对空间而言的 对于处于热力平衡态下的气体、液体（单相），如果不计重力的影响，则系统内部各处的性质是均匀一致的，各处的温度、压力、比体积等状态参数相同。如果考虑重力影响，则系统中的压力和密度将沿高度而有所差别。 对于气液两相并存的热力平衡系统，气相和液相的密度不同，因而系统不是