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工程热力学专业名词解释

工程热力学作为研究热能与其他形式能量之间转换规律以及物质在能量转换过程中的变化特性的学科，其专业名词构成了理解整个学科体系的基石。准确把握这些核心概念，对于深入学习热力学原理、分析热力过程及设计热力设备至关重要。本文将对工程热力学中一些最基础、最核心的专业名词进行系统阐释，旨在为读者构建清晰的知识框架。

一、热力系统与外界

热力系统：简称系统，是指人为划定的作为热力学分析对象的有限物质或空间区域。系统的选取是进行热力学研究的第一步，其范围和边界需根据研究目的明确界定。根据系统与外界交换物质和能量的情况，可以进一步将热力系统分为闭口系统（与外界无物质交换）、开口系统（与外界有物质交换）和孤立系统（与外界既无物质交换也无能量交换）。

外界：与系统发生相互作用的、系统以外的所有物质或空间，统称为外界。系统与外界之间的相互作用正是热力学研究的核心内容，如能量交换（热量、功）和物质交换（针对开口系统）。

边界：系统与外界之间的分界面称为边界。边界可以是实际存在的物理界面，也可以是假想的、几何的界面；可以是固定的，也可以是运动的。边界的性质（如是否允许热量或物质通过）直接决定了系统的类型。

二、状态参数

状态：系统在某一瞬时所呈现的宏观物理状况。一个确定的状态，其宏观性质不随时间变化（除非有外界影响）。

状态参数：描述系统状态的宏观物理量，如温度、压力、体积等。状态参数具有一个重要特性：它的数值仅取决于系统的当前状态，而与系统达到该状态所经历的路径无关。因此，状态参数的变化量（增量）只与初、终状态有关，与过程无关。常见的状态参数可分为基本状态参数和导出状态参数。

基本状态参数：可以直接测量或通过简单手段测定的状态参数，主要包括温度、压力和比体积（或密度）。这三个参数是描述系统状态最基本、最常用的物理量。

温度：表征物体冷热程度的物理量。从微观角度看，温度是物体内部分子热运动剧烈程度的宏观反映。在热力学中，温度的科学定义建立在热力学第零定律的基础上，它是决定两个系统是否处于热平衡的状态参数。

压力：在工程热力学中，通常指压强，即单位面积上所承受的垂直作用力。对于气体而言，它是大量气体分子热运动撞击容器壁面的平均效应。压力的测量基准不同，可分为绝对压力、表压力和真空度。

比体积：单位质量的物质所占有的体积，是密度的倒数。它反映了物质的疏密程度，对于气体而言，比体积与压力、温度密切相关。

强度参数：表征系统本身特性的状态参数，其数值与系统的规模（质量或物质的量）无关，如温度、压力、比体积、比内能等。在系统的任意一点，强度参数都有确定的值。

广延参数：其数值与系统中物质的量成正比的状态参数，如体积、质量、总内能、总焓、总熵等。广延参数具有可加性，整个系统的广延参数等于系统各部分该参数之和。将广延参数除以系统的质量（或摩尔数），可得到相应的强度参数，称为“比参数”，如比体积、比内能。

三、状态方程与平衡状态

状态方程：描述处于平衡状态的系统中，各基本状态参数之间函数关系的方程。对于纯物质的简单可压缩系统，其状态通常由两个独立的强度参数唯一确定，状态方程的一般形式可表示为f(p,v,T)=0。理想气体状态方程pV=mRT就是最著名、应用最广泛的状态方程之一。

平衡状态：当系统内各部分的宏观性质（如温度、压力）均匀一致，且不随时间变化，同时系统与外界也不存在任何不平衡势差（如温差、压差）时，系统所处的状态称为平衡状态。平衡状态是热力学分析中最常用的基准状态，因为只有在平衡状态下，系统的状态参数才有确定的数值。

四、热力过程与循环

热力过程：系统从一个平衡状态过渡到另一个平衡状态所经历的全部状态变化的总和。实际的热力过程往往比较复杂，因为过程中系统可能经历一系列非平衡状态。为了便于分析，热力学中常引入“准静态过程”这一理想化模型。

准静态过程：又称准平衡过程，是指过程进行得非常缓慢，以至于系统在过程中的每一瞬间都无限接近于平衡状态。在准静态过程中，系统所经历的所有中间状态都可以近似地视为平衡状态，因此可以用状态参数坐标图（如p-v图、T-s图）上的一条连续曲线来表示。准静态过程是实际过程的理想化抽象，是热力学分析的重要工具。

可逆过程：是一种理想化的极限过程。在可逆过程中，系统不仅内部经历一系列平衡状态（即准静态过程），而且在与外界进行能量交换时，也不存在任何由于摩擦、温差传热等因素引起的能量耗散。因此，可逆过程可以反向进行，且当系统沿原路径返回初态时，外界也能同时恢复到原来的状态，而不留下任何宏观的变化痕迹。可逆过程是衡量实际过程完善程度的标准，也是热力学理论分析中追求的理想模型。

热力循环：系统经历一系列热力过程后，又回到初始状态的封闭过程。循环中，系统与外界可能交换热量和功量。根据循环的目的不同，可分