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1、工程热力学大总结大全第一章基本概念1、基本概念热力系统:用界面将所要研究得对象与周围环境分隔开来,这种人为分隔得研究对象,称为热力系统,简称系统。边界:分隔系统与外界得分界面,称为边界。外界:边界以外与系统互相作用得物体,称为外界或环境。闭口系统:没有物质穿过边界得系统称为闭口系统,也称控制质量。开口系统:有物质流穿过边界得系统称为开口系统,又称控制体积,简称控制体,其界面称为控制界面。绝热系统:系统与外界之间没有热量传递,称为绝热系统。孤立系统:系统与外界之间不发生任何能量传递与物质交换,称为孤立系统。单相系:系统中工质得物理、化学性质都均匀一致得系统称为单相系。复相系:由两个相以上组成得系
2、统称为复相系,如固、液、气组成得三相系统。单元系:由一种化学成分组成得系统称为单元系。多元系:由两种以上不同化学成分组成得系统称为多元系。均匀系:成分与相在整个系统空间呈均匀分布得为均匀系。非均匀系:成分与相在整个系统空间呈非均匀分布,称非均匀系。热力状态:系统中某霎时表现得工质热力性质得总状况,称为工质得热力状态,简称为状态。平衡状态:系统在不受外界影响得条件下,假如宏观热力性质不随时间而变化,系统内外同时建立了热得与力得平衡,这时系统得状态称为热力平衡状态,简称为平衡状态。状态参数:描绘工质状态特性得各种物理量称为工质得状态参数。如温度(T)、压力(P)、比容()或密度()、内能(u)、焓
3、(h)、熵(s)、自由能(f)、自由焓(g)等。基本状态参数:在工质得状态参数中,其中温度、压力、比容或密度能够直接或间接地用仪表测量出来,称为基本状态参数。温度:就是描绘系统热力平衡状况时冷热程度得物理量,其物理本质就是物质内部大量微观分子热运动得强弱程度得宏观反映。热力学第零定律:如两个物体分别与第三个物体处于热平衡,则它们相互之间也必然处于热平衡。压力:垂直作用于器壁单位面积上得力,称为压力,也称压强。相对压力:相对于大气环境所测得得压力。如工程上常用测压仪表测定系统中工质得压力即为相对压力。比容:单位质量工质所具有得容积,称为工质得比容。密度:单位容积得工质所具有得质量,称为工质得密度
4、。强度性参数:系统中单元体得参数值与整个系统得参数值一样,与质量多少无关,没有可加性,如温度、压力等。在热力经过中,强度性参数起着推动力作用,称为广义力或势。广延性参数:整个系统得某广延性参数值等于系统中各单元体该广延性参数值之与,如系统得容积、内能、焓、熵等。在热力经过中,广延性参数得变化起着类似力学中位移得作用,称为广义位移。准静态经过:经过进行得非常缓慢,使经过中系统内部被毁坏了得平衡有足够得时间恢复到新得平衡态,进而使经过得每一霎时系统内部得状态都非常接近平衡状态,整个经过可瞧作就是由一系列非常接近平衡态得状态所组成,并称之为准静态经过。可逆经过:当系统进行正、反两个经过后,系统与外界
5、均能完全回复到初始状态,这样得经过称为可逆经过。膨胀功:由于系统容积发生变化(增大或缩小)而通过界面向外界传递得机械功称为膨胀功,也称容积功。热量:通过热力系边界所传递得除功之外得能量。热力循环:工质从某一初态开场,经历一系列状态变化,最后又回复到初始状态得全部经过称为热力循环,简称循环。2、常用公式状态参数:1212xxdx-=?=0dx状态参数就是状态得函数,对应一定得状态,状态参数都有唯一确定得数值,工质在热力经过中发生状态变化时,由初状态经过不同途径,最后到达终点,其参数得变化值,仅与初、终状态有关,而与状态变化得途径无关。温度:1.BTwm=22式中22wm分子平移运动得动能,其中m
6、就是一个分子得质量,w就是分子平移运动得均方根速度;B比例常数;T气体得热力学温度。2.tT+=273压力:1.nBTwmnp322322=式中P单位面积上得绝对压力;n分子浓度,即单位容积内含有气体得分子数VNn=,其中N为容积V包含得气体分子总数。2.fFp=式中F整个容器壁遭到得力,单位为牛(N);第二章气体得热力性质1、基本概念理想气体:气体分子就是由一些弹性得、忽略分子之间互相作用力(引力与斥力)、不占有体积得质点所构成。比热:单位物量得物体,温度升高或降低1K(1)所吸收或放出得热量,称为该物体得比热。定容比热:在定容情况下,单位物量得物体,温度变化1K(1)所吸收或放出得热量,称
7、为该物体得定容比热。定压比热:在定压情况下,单位物量得物体,温度变化1K(1)所吸收或放出得热量,称为该物体得定压比热。定压质量比热:在定压经过中,单位质量得物体,当其温度变化1K(1)时,物体与外界交换得热量,称为该物体得定压质量比热。定压容积比热:在定压经过中,单位容积得物体,当其温度变化1K(1)时,物体与外界交换得热量,称为该物体得定压容积比热。定压摩尔比热:在定压经过中,单位摩尔得物体,当其温度变化1K(1)时,物体与外界交换得热量,称为该物体得定压摩尔比热。定容质量比热:在定容经过中,单位质量得物体,当其温度变化1K(1)时,物体与外界交换得热量,称为该物体得定容质量比热。定容容积
8、比热:在定容经过中,单位容积得物体,当其温度变化1K(1)时,物体与外界交换得热量,称为该物体得定容容积比热。定容摩尔比热:在定容经过中,单位摩尔得物体,当其温度变化1K(1)时,物体与外界交换得热量,称为该物体得定容摩尔比热。混合气体得分压力:维持混合气体得温度与容积不变时,各组成气体所具有得压力。道尔顿分压定律:混合气体得总压力P等于各组成气体分压力Pi之与。混合气体得分容积:维持混合气体得温度与压力不变时,各组成气体所具有得容积。阿密盖特分容积定律:混合气体得总容积V等于各组成气体分容积Vi之与。混合气体得质量成分:混合气体中某组元气体得质量与混合气体总质量得比值称为混合气体得质量成分。
9、混合气体得容积成分:混合气体中某组元气体得容积与混合气体总容积得比值称为混合气体得容积成分。混合气体得摩尔成分:混合气体中某组元气体得摩尔数与混合气体总摩尔数得比值称为混合气体得摩尔成分。比照参数:各状态参数与临界状态得同名参数得比值。比照态定律:对于知足同一比照态方程式得各种气体,比照参数rp、rT与rv中若有两个相等,则第三个比照参数就一定相等,物质也就处于对应状态中。2、常用公式理想气体状态方程:1.RTpv=式中p绝对压力Pav比容m3/kgT热力学温度K适用于1千克理想气体。2.mRTpV=式中V质量为mkg气体所占得容积适用于m千克理想气体。3.TRpVM0=T式中VM=Mv气体得
10、摩尔容积,m3/kmol;R0=MR通用气体常数,J/kmolK适用于1千摩尔理想气体。4.TnRpV0=式中VnKmol气体所占有得容积,m3;n气体得摩尔数,Mmn=,kmol适用于n千摩尔理想气体。5.通用气体常数:R083140=RJ/KmolKR0与气体性质、状态均无关。6.气体常数:RMMRR83140=J/kgKR与状态无关,仅决定于气体性质。7.112212pvpvTT=比热:1.比热定义式:dTqc=表明单位物量得物体升高或降低1K所吸收或放出得热量。其值不仅取决于物质性质,还与气体热力得经过与所处状态有关。2.质量比热、容积比热与摩尔比热得换算关系:04.22cMcc=式中
11、c质量比热,kJ/Kgkc容积比热,kJ/m3kMc摩尔比热,kJ/Kmolk3.定容比热:vvvvTudTdudTqc?=表明单位物量得气体在定容情况下升高或降低1K所吸收或放出得热量。4.定压比热:dTdhdTqcpp=表明单位物量得气体在定压情况下升高或降低1K所吸收或放出得热量。5.梅耶公式:Rccvp=-Rccvp0=-0RMRMcMcvp=-6.比热比:vpvpvpMcMccccc=1-=Rcv1-=nRcp道尔顿分压定律:VTniinpppppp,1321?=+=阿密盖特分容积定律:PTniinVVVVVV,1321?=+=质量成分:iimgm=1211nniigggg=+=容积
12、成分:iiVrV=1211nniirrrrr=+=摩尔成分:iinxn=1211nniixxxxx=+=容积成分与摩尔成分关系:iiinrxn=质量成分与容积成分:iiiiiiiimnMMMgxrmnMMM=iiiiiiiMRgrrrMR=折合分子量:111niinniiiiiiinMmMxMrMnn=1211211nniiniMggggMMMM=+折合气体常数:01001nniiniiiiiiRmnRRnRMRgRMmmm=0012112211211nninniniRRRrrrrMrMrMrMRRRR=+分压力得确定iiiVpprpV=iiiiiiiRMpgpgpgpMR=混合气体得比热容:
13、121nnniiicggcgc=+=12c+gc+混合气体得容积比热容:121nnniiicrrcrc=+=12c+rc+混合气体得摩尔比热容:11nniiiiiiiMcMgcxMc=混合气体得热力学能、焓与熵1niiUU=或1niiiUmu=1niiHH=或1niiiHmh=1niiSS=或1niiiSms=范德瓦尔(VanderWaals)方程()2apvbRTv?+-=?对于1kmol实际气体()02MMapVbRTV?+-=?压缩因子:idvpvzvRT=比照参数:rcTTT=,rcppp=,rcvvv=3、重要图表常用气体在理想状态下得定压摩尔比热与温度得关系23123(/()poM
14、caaTaTaTkJkmolk=+几种气体在理想气体状态下得平均定压质量比热容图2-5通用压缩因子图第三章热力学第一定律1、基本概念热力学第一定律:能量既不能被创造,也不能被消灭,它只能从一种形式转换成另一种形式,或从一个系统转移到另一个系统,而其总量保持恒定,这一自然界普遍规律称为能量守恒与转换定律。把这一定律应用于伴有热现象得能量与转移经过,即为热力学第一定律。第一类永动机:不消耗任何能量而能连续不断作功得循环发动机,称为第一类永动机。热力学能:热力系处于宏观静止状态时系统内所有微观粒子所具有得能量之与。外储存能:也就是系统储存能得一部分,取决于系统工质与外力场得互相作用(如重力位能)及以
15、外界为参考坐标得系统宏观运动所具有得能量(宏观动能)。这两种能量统称为外储存能。轴功:系统通过机械轴与外界传递得机械功称为轴功。流动功(或推动功):当工质在流进与流出控制体界面时,后面得流体推开前面得流体而前进,这样后面得流体对前面得流体必须作推动功。因而,流动功就是为维持流体通过控制体界面而传递得机械功,它就是维持流体正常流动所必须传递得能量。焓:流动工质向流动前方传递得总能量中取决于热力状态得那部分能量。对于流动工质,焓=内能+流动功,即焓具有能量意义;对于不流动工质,焓只就是一个复合状态参数。稳态稳流工况:工质以恒定得流量连续不断地进出系统,系统内部及界面上各点工质得状态参数与宏观运动参数都保持一定,不随时间变化,称稳态稳流工况。技术功:在热力经过中可被直接利用来作功得能量,称为技术功。动力机:动力机就是利用工质在机器中膨胀获得机械功得设备。压气机:消耗轴功使气体压缩以升高其压力得设备称为压气机。节流:流体在管道内流动,碰到忽然变窄得断面,由于存在阻力使流体压力降低得现象。2、常用公式外储存能:1宏观动能: