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1、工程热力学工程热力学工程热力学工程热力学彭彭彭彭 伟伟伟伟Email:Email:手机手机手机手机:18055440449:18055440449第一章第一章第一章第一章 基本概念基本概念基本概念基本概念本章重点n理解下述概念的实质理解下述概念的实质o热力系热力系o状态参数状态参数o状态方程状态方程o过程过程o功和热量功和热量1-1 1-1 热力系热力系o系统与边界系统与边界n热力系（统）热力系（统）：用界面分离出的热力学研：用界面分离出的热力学研究对象，其选取决定于所提出的研究任务。究对象，其选取决定于所提出的研究任务。n边界边界(界面界面)：系统与外界的分界面：系统与外界的分界面n外界外界
2、：系统以外的所有物质：系统以外的所有物质n系统与外界的作用都通过边界系统与外界的作用都通过边界闭口系：与外界无物质交换 开口系：与外界无物质交换 热力系统选取的人为性热力系统选取的人为性锅锅炉炉汽轮机汽轮机发电机发电机给水泵给水泵凝凝汽汽器器过热器过热器只交换功只交换功只交换热只交换热既交换功既交换功也交换热也交换热1-1 1-1 热力系热力系1-1 1-1 热力系热力系o边界特性边界特性n固定固定/运动运动n真实真实/虚构虚构1-1 1-1 热力系热力系热力系分类热力系分类物理化学性质物理化学性质 均匀系均匀系 非均匀系非均匀系工质种类工质种类多元系多元系单元系单元系相态相态复相复相单相单相
3、热力系内部情况1-1 1-1 热力系热力系热力系分类热力系分类以系统与外界相互情况划分：以系统与外界相互情况划分：是否传质是否传质 开口系开口系 闭口系闭口系 有有 无无是否传功是否传功 非绝功系非绝功系 绝功系绝功系是否传热是否传热 非绝热系非绝热系 绝热系绝热系是否传热、功、质是否传热、功、质 非孤立系非孤立系 孤立系孤立系1234mQW1 开口系开口系热力系统热力系统非孤立系相关外界非孤立系相关外界孤立系孤立系1+2 闭口系闭口系1+2+3 绝热闭口系绝热闭口系1+2+3+4 孤立系孤立系1-2 状态和状态参数状态和状态参数o状态：热力系在指定瞬间所呈现的全部宏观状态：热力系在指定瞬间所
4、呈现的全部宏观性质的总称。性质的总称。o状态参数：描述热力系状态的物理量状态参数：描述热力系状态的物理量o状态参数的状态参数的特征特征：n状态确定，则状态参数也确定，反之亦然状态确定，则状态参数也确定，反之亦然n状态参数的积分特征状态参数的积分特征：状态参数的变化量与路：状态参数的变化量与路径无关，只与初终态有关。径无关，只与初终态有关。n状态参数的微分特征状态参数的微分特征：全微分，循环积分为：全微分，循环积分为0n状态参数是点函数状态参数是点函数1-2 状态和状态参数状态和状态参数o基本状态参数：基本状态参数：n可直接用仪表测量，使用最多可直接用仪表测量，使用最多n温度温度 T、压力、压力
5、 p、比容比容 vo其他三个状态参数为：其他三个状态参数为：n热力学能热力学能 Un焓焓 Hn熵熵 S1-2 状态和状态参数状态和状态参数o1、压力（物理学中的压强）、压力（物理学中的压强）pn定义：单位面积上承受的垂直作用力定义：单位面积上承受的垂直作用力n绝对压力与相对压力（表压力绝对压力与相对压力（表压力pg、真空度、真空度pv）n常见压力单位换算常见压力单位换算pgpb绝对压力与相对压力绝对压力与相对压力当当 p pb表压力表压力 pg当当 p 有足够时间恢复新平衡有足够时间恢复新平衡 准静态过程准静态过程1-5 过程和循环o循环：封闭的过程循环：封闭的过程n热力系从某一状态开始，经过
6、一系列热力系从某一状态开始，经过一系列中间状态后，又中间状态后，又回复到原来状态回复到原来状态。2121内平衡循环内平衡循环内不平衡循环内不平衡循环1-6 功和热量o功功n热力系通过界面和外界进行的机械能热力系通过界面和外界进行的机械能的交换量称为的交换量称为作功量作功量，简称，简称功功o热量热量n热力系通过界面和外界进行的热能的热力系通过界面和外界进行的热能的交换称为交换称为传热量传热量，简称，简称热量热量o功功W，热量，热量Qo单位质量的热力系：功单位质量的热力系：功w，热量，热量q功功的一般表达式的一般表达式热力学最常见的功热力学最常见的功 容积变化功容积变化功 其他内平衡功：其他内平衡
7、功：拉伸功，表面张力功，电功拉伸功，表面张力功，电功等等1-6 功和热量1-6 功和热量o关于功和热量的其他说明n功和热量是和热力系的功和热量是和热力系的状态变化（过程）状态变化（过程）联系联系在一起的，是在一起的，是过程量过程量，不是状态量，不是状态量n热力系对外界作功为正（热力系对外界作功为正（W0），外界对热力），外界对热力系作功为负（系作功为负（W0），热力系向外），热力系向外界放热为负（界放热为负（Q0）n国际单位制国际单位制W和和Q的单位为的单位为J或或kJn工程单位制中，工程单位制中，W的单位为的单位为kgfmQ的单位为的单位为kcal本章小结o热力系热力系o状态参数状态参数o状态方程状态方程o过程过程o功和热量功和热量作业o课堂提问nP16思考题o课后作业n1-1n1-3n1-6状态参数的微分特征状态参数的微分特征设设 z z=z z(x,y)dz z是全微分是全微分充要条件：充要条件：可判断是否可判断是否是状态参数是状态参数