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1、第一章基本概念,基本知识点,1、热力系统的基本概念 如何定义？不同类型的热力学系统的判定条件？如何分类？ 2、热力学状态和基本状态参数 热力学状态的基本含义？状态参数的含义？状态参数的基本性质？ 什么是基本状态参数？具体包括那些参数？绝对压力、表压的含义？ 3、平衡状态、状态方程 什么是平衡状态？状态方程是什么含义？ 4、热力过程 准平衡过程、可逆过程和不可逆过程的含义？相互之间的关系？ 5、过程功和热量 可逆过程中，上述功的求解方式？ 6、热力循环 循环的定义，正向循环和逆向循环的定义？ 循环的效率如何定义？,1、热力系统的分类：,根据系统与外界物质交换、热量交换的情况,开口系统：系统与外界
2、有物质交换，系统被划定在一定容积范围内，也称控制容积c.v.,闭口系统：系统与外界无物质交换，系统内质量恒定不变，也称控制质量 c.m.,绝热系统：系统与外界无热量交换,孤立系统：系统与外界既无能量交换，也无物质交换 i.s,2、热力学状态和基本状态参数 工质在热力变化过程中某一瞬间呈现出来的宏观物理状况，简称状态。,状态参数： 描述工质所处状态的宏观物理量。如温度、压力等。,一、温度,基本状态参数,热力学绝对温标,二、压力,绝对压力、表压力、真空度及大气压力之间的关系,三、比体积和密度,v与互成倒数，即：v1,注意：Pb并非当地大气压，而是压力表所处环境压力,注意：热力学公式里使用的温度单位
3、皆为热力学温标,一个热力系统，如果在不受外界影响的条件下，系统的状态能够始终保持不变，则系统的这种状态称为平衡状态。,3、平衡状态和状态方程式,热力平衡状态满足条件：,热平衡：组成热力系统的各部分之间没有热量的传递 力平衡：组成热力系统的各部分之间没有相对位移,状态参数坐标图,状态公理,只有平衡态才能在状态坐标图上用点表示，不平衡态没有确定的热力学状态参数，无法在图上表示；,注意：Rg=R/M,由一系列连续的平衡态组成的过程称为准平衡过程，也称准静态过程 准平衡过程是实际过程进行得足够缓慢的极限情况。,4、热力过程,实现准平衡过程的条件： 推动过程进行的势差无限小。（以保证系统在任意时刻都无限
4、接近于平衡态）,可逆过程与不可逆过程,如果系统完成某一热力过程后，再沿原来路径逆向运行时，能使系统和外界都返加到原来的状态，而不留下任何变化，则这一过程称为可逆过程，否则为不可逆过程。,通过摩擦、电阻、磁阻等使功变成热的效应,实现可逆过程的充要条件：,首先应是准平衡过程 过程中不存在任何耗散效应,约定：系统对外界作功取为正，外界对系统作功取为负。,可逆过程的功的计算,热量,约定：系统吸热为正，放热为负,功,可逆过程的热量的计算,5、过程功和热量,6、热力循环,工质由某一初态出，经历一系列热力状态变化后，又回到原来初态的封闭热力过程称为热力循环，简称循环。,循环的经济性,可逆循环与不可逆循环,全
5、部由可逆过程组成的循环为可逆循环；循环中有一个过程不可逆，即为不可逆循环。可逆循环在状态参数坐标图上为一封闭的曲线,循环的经济性,可逆循环与不可逆循环,全部由可逆过程组成的循环为可逆循环；循环中有一个过程不可逆，即为不可逆循环。可逆循环在状态参数坐标图上为一封闭的曲线,正向循环（顺时针循环）,把热能转化为机械能的循环叫正向循环，也叫动力循环，它使外界得到功,热源,冷源,热机,Q2,Q1,逆向循环,把热量从低温热源传给高温热源的循环叫逆向循环，也叫制冷循环或热泵循环，它消耗外界的功,热源,冷源,热机,Q2,Q1,热泵循环:热泵系数：,制冷循环:制冷系数,问题：,基本概念的理解（是非、选择、简答）
6、 基本状态参数定义、测量（表压、绝对压力）,第二章 热力学第一定律,基本知识点,热一定律的实质： 进入系统离开系统系统储存能变化 系统储存能的定义是什么？包括哪些形式能量？和内能之间的关系？ 闭口系统和开口系统的热一定律表述形式？可逆过程和不可逆过程中有何区别？ 膨胀功、技术功、轴功都是什么含义？之间的关系？ 稳流开口系统能量方程的几种表述形式？ 热一定律在特定场合和实际工程中的应用。 非稳态流动问题（充、放气）,2、系统储存能,系统储存的能量称为储存能，它有内部储存能与外部储存能之分。,外部储存能,重力位能：,宏观动能：,内部储存能,3、热一定律表述形式,闭口系统的能量方程,开口系统的能量方
7、程（稳定流动能量方程）,对于循环：,4、膨胀功、技术功、轴功,对于可逆过程：,5、非稳态流动,进入系统的能量,离开系统的能量,系统中储存能量的增加,例：绝热充气过程的条件可表示为：,忽略进入容器时气体的动能及位能变化，则方程变为：,问题,活塞气缸问题（闭口系统） 闭口系统隔板问题 开口稳定流动问题（汽轮机、压气机、换热器等） 分流、合流问题（质量守恒、能量守恒） 充气问题（刚性壁面，气球）,第三章 理想气体的性质,基本知识点,理想气体的基本定义？工程上理想气体的判定准则？ 理想气体的状态方程表达形式？ 对于理想气体的内能、焓有何特殊性？ 定压比热和定容比热之间的关系？（迈耶公式） 熵的定义是什
8、么？理想气体的熵表达形式有哪些？ 理想气体混合物,1、定义,理想气体指分子间没有相互作用力、分子是不具有体积的弹性质点的假想气体,什么情况下实际气体可视为理想气体 在常温常压下H2、O2、N2、CO2、CO、He及空气、燃气、烟气等均可作为理想气体处理，误差不超过百分之几。(通常温度不低于20，压力不高于200at),2、理想气体的状态方程表达形式,Rg为气体常数（单位J/kgK），与气体所处的状态无关，随气体的种类不同而异,3、定压比热和定容比热,对于理想气体：,对于理想气体，cp、 cv 是温度的单值函数，因此它们也是状态参数。,比热比：,4、理想气体的热力学能、焓、熵,理想气体的热力学能
9、和焓是温度的单值函数：,理想气体的熵：,5、理想气体混合物,分压力定律和分体积定律,1、混合物气体常数、摩尔质量 2、混合物热力学能、焓、熵 3、混合物的比热容,问题,基本概念（分析、判断） 理想气体热力学能、焓、熵的计算 混合物热力学能、焓、熵的计算 比热容之间的换算（迈耶公式）,第四章 理想气体的热力过程,基本要求,熟练掌握四种基本过程以及多变过程的初终态基本状态参数p、v、T 之间的关系。 熟练掌握四种基本过程以及多变过程中系统与外界交换的热量、功量的计算。 能将各过程表示在p-v图和T-s图上，并能正确地应用p-v图和T-s图判断过程的特点，即u、 h、q及w等的正负值,基本知识点,四
10、种基本热力过程的定义，在Pv图和TS图上如何表示？ 线簇的利用，在Pv图和TS图上表示出可逆过程的膨胀功、技术功、吸收或释放的热量、内能、焓的变化？ 四种基本热力过程及多变过程的计算（表41） 多变过程中的多变指数含义？如何来判断多变指数的范围？ 如何把一个理想气体可逆过程表示在Pv图和TS图上。,n的意义,线簇,问题,基本热力过程以及多变过程的状态参数、功、热的计算 根据描述在T-s图和p-v图上绘制过程，再用面积比较功或热量的大小（n的计算） 绘图解决理想过程、循环的能力,第五章 热力学第二定律,基本要求,1.热力学第二定律的实质及表述； 2.建立第二定律各种形式的数字表达式； 3. 给出
11、过程能否实现的数学判据； 4.重点剖析作为过程不可逆程度的度量： a.孤立系统的熵增 b.可用能的损失（ 损失）,1、 热力学第二定律,克劳修斯说法（1850）： 不可能把热从低温物体传到高温物体而不引起其它变化。 开尔文说法（1851）： 不可能从单一热源取热，使之完全变为有用功，而不引起其它变化。,2、 卡诺定律,定理一. 在两个温度不同的热源间工作的热机其热效率不大于在同样热源间工作的可逆热机。 定理二. 在两个热源间工作的一切可逆热机具有相同的热效率。,两条重要的判据,克劳修斯积分不等式,针对工质,孤立系熵增原理,熵增原理指出：凡是使孤立系统总熵减小的过程是不可能发生的。,dSiso
12、= dSg 0,针对系统,S = Sf + Sg,有用的公式,对闭口系统的不可逆过程：,由热流引起的那部分熵变称为热熵流，简称熵流。 dSf = Q / T 由不可逆因素引起的那部分熵增称为熵产。,有用能的损失计算（ 损失）,？ 孤立系熵增如何求,问 题,热机工作问题 最高热效率问题（卡诺定律、孤立系熵增原理 ） 最大传热问题（有限热量与环境换热） 过程是否可行问题（热力学第一、第二定律） 可用能的损失问题（熵的计算） 最小耗功问题（可用能损失最小） 基本概念的分析判断,第六章 实际气体,实际气体状态方程； 热力学能、焓、熵和比热容的一般关系式 实际气体与理想气体的区别,压缩因子Z偏离1的大小
13、反映了实际气体对理想气体偏离的程度,即为温度、压力相同时的实际气体比体积与理想气体比体积之比。 Z1，表明实际气体比理想气体更难压缩； 分子间排斥力主导 Z1，表明实际气体更容易压缩。分子引力主导,范德瓦尔方程,范德瓦尔对比态方程,对比参数：,第四（2）章 水蒸汽,基本要求,应掌握有关蒸气的各种术语及其意义。如：汽化、凝结、饱和状态、饱和蒸气、饱和液体、饱和压力、三相点、临界点、汽化潜热等。 了解蒸气定压发生过程及其在p-v图和T-s图上的一点、二线、三区和五态。 了解水蒸气图表的结构，并掌握其应用。 掌握水蒸气热力过程的热量及功量的计算。,相变图,一点：临界点 二线：上界线和下界线 三区：液
14、态区、湿蒸气区及过热区 五态：未饱和水、饱和水、湿蒸气、干饱和蒸气及过热蒸气,问题,基本概念的辨析（利用p-v和T-s图） 利用水蒸气图定性分析解决设计问题 （湿空气、蒸汽动力循环）,第七章 气体和蒸汽的流动,基本要点,掌握定熵稳定流动的基本方程； 理解促使流速改变的力学条件和几何条件的基本涵义； 掌握喷管中气体流速、流量的计算； 掌握滞止焓、临界参数等基本概念和相关计算。,喷管基本概念,Ma0,截面扩张,对于喷管（dcf 0)时，截面形状与流速间的关系：,渐缩喷管基本公式,重要的临界压比,在临界截面上：,定义临界压比：,双原子气体： k=1.4 cr=0.528,？临界压比有什么用 ?不同气
15、体的临界压比相同吗,缩扩喷管,绝热节流的特点,节流过程不过逆,节流前后流体的焓不变,节流后压力下降、比体积增大,焓的增加量等于动能的减小量,有摩阻的绝热流动：,由能量方程式得：,速度系数：,能量损失系数：,工程上表示气流出口速度下降和动能减小的两个系数：,问题,设计问题：完全膨胀原则 校核计算：流量和流速 已知条件 进口压力和温度 进口总温和总压 某截面的压力和温度 某截面的马赫数等参数,第八章 压气机的热力过程,三种压气过程的参数关系,三种压气过程功的计算,最小,两级压缩、中间冷却的好处,省功,最佳增压比,叶轮式压气机的绝热效率,第九章 气体动力循环,本章主要内容：,分析以气体为工质的内燃机
16、循环、燃气轮机循环，揭示能量利用的完善程度与影响其性能的主要因素，给出评价和改进这些装置热力性能的方法与措施。,基本知识点,活塞式内燃机（柴油机、汽油机）的基本工作原理和基本流程？如何在Pv图和TS图上表示？压缩比、增压比和预胀比的含义？基本定义式？ 不同种类循环的比较：压缩比相同、吸热量相同时的比较？循环最高压力和最高温度相同时的比较？ 燃气轮机装置的定压加热循环如何在Pv图和TS图上表示？ 各种循环点参数、循环净功量、吸热量、放热量以及循环热效率的计算？,内燃机循环,混合加热,定压加热,定容加热,和 相同,平均温度法,3m,4m,3p,4p,活塞式内燃机各种理想循环热力比较,和 相同,相等,2m,2p,活塞式内燃机各种理想循环热力比较,内燃机循环参数定义,压缩比：=v1/v2 定容增压比：=P3/p2 定压预胀比：v4/v3,反映气缸容积,反映供油规律,燃气轮机循环,循环增压比P2 / P1,燃气轮
