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1、第一章 工程热力学基础 热力学是研究能量（热能）性质和转换规律的科学。 工程热力学是其最早 发展的一个分支。 本章主要内容： 1、热力状态、热力过程 、参数 2、热力学的基本定理： 热力学第一定理和第二定理。 3、典型热力过程和热力 循环。 4、发动机的理想循环。 第一节 气体的状态及状态方程 重点掌握： 1、基本概念：热力系统、工质、热力状态、 理想气体等； 2、热力系统分类； 3、P-V图。 一、热力系统 1、定义：在热力学中，把某一宏 观尺寸范围内的工质体为研究的 具体对象，称为热力系统； 热力系 外界 界面 2、工质：在热力设备中用来实现热能与其它形式 的能量交换的物质。 热机的工质一
2、般都是气体工质。 通过工质状态的变化实现与外界的能量交换。 研究对象以外的一切物质，称为外界； 热力系统和外界的分界面，称为界面。 二、热力状态与状态参数 1、热力状态： 热力系统在某一瞬间所呈现的 宏观物理状况。 热力平衡状态：当外界条件不变系统内状态长时 间不变。 （具有均匀一致的P、T） 2、状态参数：用来描述气体热力状态的物理量 基本状态参数：可直接测量的状态参数，包括： 压力(P)、比容()、温度(T)。 主要状态参数：压力P、比容、温度T、内能 、熵、焓。 三、基本状态参数 1、比容：用表示，单位是m3/kg 。 定义：单位质量的物质 所占的容积。即： =V/M V-物质的容积,m
3、3; M- -物质的质量，kg。 比容的倒数是？ 2、压力：用P表示，单位是Pa，Mpa、kPa。 定义：系统单位面积上 受到的垂直作用力。 即：P=F/A 压力的测量 3、温度：用T表示，单位是K。 定义：表征物体的冷热程度 （气体分子的平均 动能越大） 四、理想气体的状态方程 1、理想气体：气体分子本身不占有体积，分 子之间无相互作用力的气体。 2、理想气体的状态方程： P=RT PV= mRT V= m 对空气，R=0.287kJ/kgK 3、压容图 气体的状态也可用P- V图上的一个点表示，比 较直观。 第二节 热力过程及过程量 重点掌握： 1、基本概念：热力过程、功、热量、熵； 2、
4、热力状态参数与热力过程参数的区分与联系； 3、功、热量的计算，正负的规定； 4、T-S图。 功的计算：W=Fdx=APdx=PdV W12=12PdV 对单位质量的工质： w12=W/m=12PdV/m=12Pd 故P-V图上,W12为过程 线与横轴围成的面积。 一、热力过程 热力系统从一个平衡状态到另一个平衡状态的变化历程。 P-V图上,一个点表示气体的一个热力状态; 一条曲线表示一个热力过程。 二、功（） 气体在热力过程中由于体积发生变化所做的功 （又称为容积功） 由W=PdV得： dV0，膨胀,W0， 系统对外 界做功； dV0,吸热; ds0,Q0 放热QQ2v 所以： tvtmtp
5、三、活塞式内燃机理想循环的比较 1、在等压缩比 、等加热量Q1条件下 2、循环的最高温度、最高压力相同，Q2相同下 在T-S图上比较三种循 环的加热量和放热量， 可以看出： Q1pQ1mQ1v 所以：tptmtv 实际内燃机中，由于 压缩比选取的不同， 有：tm tptv 第三讲思考题： 1.热力学第二定律如何表述？ 2.什么是循环净功？热机的循环热效率t？ 3.卡诺循环由哪几个热力过程组成？ 4. 汽油机与车用柴油机的理想循环是什么循环？ 它们有哪些过程组成？ 5. 、K、 、 对t有何影响？ 6. 在压缩比、加热量相同的情况下，三种理想循 环哪种热效率高？ 热力系统的分类 （据界面上物质和
6、能力交换的情况分） 闭口系统：与外界无质量交换的系统； 开口系统：与外界有质量交换的系统； 绝热系统：与外界无热量交换的系统； 孤立系统：与外界即无质量交换，又无 热量交换的系统。 压力的测量 当系统的压力高 于大气压力时， 用压力表测量。 P=Pb+Pg P:系统压力 （绝对压力）； Pb:大气压力； Pg:表压力（压力 表读数）。 压力的测量 当系统的压力低于 大气压力时，用真 空表测量。 P=Pb-Pv Pv：真空表读数。 由于表压力和真空 度随大气压力的变化 而变化，所以只有绝 对压力才能作为系统 的状态参数。 第一讲思考题： 1. 什么叫热力系统？分类？ 2. 什么叫工质？内燃机的工质？ 3. 什么是热力状态？热力状态参数有哪些？基本状态参数及单位 如何？ 4. 什么是热力过
