工程热力学第五章PPT课件.pptxVIP

单击此处添加副标题内容

工程热力学第五章PPT课件

汇报人：XX

目录

壹

热力学基本概念

陆

热力学应用实例

贰

能量转换与守恒

叁

热力学过程分析

肆

热力学循环

伍

热力学性质

热力学基本概念

壹

热力学定义

热力学系统分为孤立系统、封闭系统和开放系统，根据与外界的物质和能量交换情况来定义。

热力学系统的分类

热力学过程描述系统状态随时间的变化，包括等温过程、绝热过程、等压过程等。

热力学过程

系统达到热力学平衡时，其宏观性质不再随时间变化，温度、压力等参数保持恒定。

热力学平衡状态

01

02

03

热力学系统

定义系统边界，区分系统与外界，如封闭容器内的气体与外部环境。

系统与环境的界限

介绍温度、压力、体积等状态参数如何描述系统状态，如理想气体状态方程。

系统状态参数

根据与环境的交互程度，热力学系统分为孤立系统、封闭系统和开放系统。

系统分类

热力学定律

热力学第一定律表明能量不能被创造或消灭，只能从一种形式转换为另一种形式。

第一定律：能量守恒

01

热力学第二定律指出，封闭系统的总熵总是趋向于增加，意味着能量转换过程中会有损失。

第二定律：熵增原理

02

热力学第三定律说明，随着温度趋近于绝对零度，系统的熵趋近于一个常数，但绝对零度无法达到。

第三定律：绝对零度不可达

03

能量转换与守恒

贰

能量守恒定律

能量守恒定律，即热力学第一定律，指出能量不能被创造或消灭，只能从一种形式转换为另一种形式。

热力学第一定律

01

在工程应用中，能量守恒定律强调了能量转换效率的重要性，如内燃机的热效率。

能量转换效率

02

系统分析时，能量守恒定律用于确保能量输入与输出的平衡，如在化工过程中的应用。

能量守恒在系统分析中的应用

03

能量守恒定律对于评估工程项目的环境影响至关重要，例如在评估发电站的碳排放时。

能量守恒与环境影响

04

热能与功的转换

斯特林发动机是一种外部燃烧的热机，通过气体在不同温度下的体积变化，实现热能与机械功的转换。

斯特林发动机

热机效率描述了热能转换为功的效率，是衡量热机性能的重要指标，体现了能量转换的经济性。

热机效率

卡诺循环是理想热机的模型，通过高温热源和低温热源实现热能向机械功的高效转换。

卡诺循环

能量转换效率

热机效率是指热机将吸收的热能转换为机械功的效率，通常以百分比表示。

01

卡诺循环是理想热机的模型，其效率与工作物质无关，只取决于热源和冷源的温度。

02

实际热机由于存在摩擦、散热等不可逆因素，其效率总是低于理论上的卡诺效率。

03

通过改进设计、使用新材料和优化操作条件，可以提高热机的能量转换效率。

04

热机效率的定义

卡诺循环与效率

实际热机效率

提高能量转换效率的方法

热力学过程分析

叁

等压过程

定义与特点

等压过程中，系统压力保持恒定，常见于开放系统，如锅炉和发动机。

热力学第一定律应用

实际应用案例分析

蒸汽轮机在运行时，蒸汽压力基本保持不变，可视为等压过程的实际应用。

在等压过程中，系统吸收的热量等于内能变化与对外做的功之和。

理想气体等压过程实例

理想气体在等压过程中，体积变化与温度成正比，遵循查理定律。

等体过程

等体过程指的是系统在热力学过程中体积保持不变，如固体加热膨胀。

定义和基本原理

内燃机的压缩冲程中，燃料和空气的混合物在活塞作用下体积不变，发生等体加热过程。

等体过程的应用实例

在等体过程中，由于体积不变，系统对外做的功为零，能量变化仅与热量交换有关。

等体过程的热力学方程

绝热过程

绝热过程是指系统与外界无热量交换的过程，常见于快速膨胀或压缩的气体。

绝热过程的定义

例如，气球在被迅速吹大时，其内部气体的温度升高，这一过程可以视为绝热膨胀。

绝热过程的实例

在绝热过程中，系统内能的变化等于对外做的功，遵循能量守恒定律。

绝热过程中的能量守恒

通过热力学第一定律和第二定律，可以分析绝热过程中系统的熵变和效率。

绝热过程的热力学分析

热力学循环

肆

循环的定义

01

热力学循环是能量在系统中转换的过程，涉及热能和机械能的相互转换。

02

循环由一系列状态变化组成，每个状态变化都遵循热力学第一定律和第二定律。

03

循环可以是可逆的，即系统和环境可以完全恢复到初始状态，或者不可逆，存在熵增。

能量转换过程

状态变化序列

可逆与不可逆循环

奥托循环

奥托循环的定义

奥托循环是一种理想化的热力学循环，描述了内燃机中燃料燃烧和膨胀做功的过程。

01

02

奥托循环的工作原理

奥托循环包括四个主要过程：绝热压缩、等容加热、绝热膨胀和等容冷却。

03

奥托循环的效率

奥托循环效率与压缩比和热力学温度有关，效率公式为η=1-(V1/V2)^(γ-1)。

04

奥托循环的实际应用

现代汽车的汽油发动机大多基于奥托循环原理，通过精确控制燃料和空气的混合比来提高效