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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 ThermodynamicsThermodynamicsThermodynamicsThermodynamics 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 第一节第一节第一节第一节 热力系、状态与状态参数热力系、状态与状态参数热力系、状态与状态参数热力系、状态与状态参数 一、热力系统与工质一、热力系统与工质一、热力系统与工质一、热力系统与工质 1 1 1 1、定义、定义、定义、定义 人为划定的一定范围内的研究对象称为热力系人为划定的一定范围内的研究对象称为热力系人为划定的一定范围内的研究对象称为热力系人为划定的一定范围内的研究对象称为
2、热力系 统，简称热力系或系统。统，简称热力系或系统。统，简称热力系或系统。统，简称热力系或系统。 热力系统热力系统 系统系统 固定边界固定边界移动边界移动边界 系统系统 11 22 工程热力学工程热力学工程热力学工程热力学 ThermodynamicsThermodynamicsThermodynamicsThermodynamics 2 2 2 2、分类、分类、分类、分类 闭口系闭口系闭口系闭口系：与外界无物质交换的系统与外界无物质交换的系统与外界无物质交换的系统与外界无物质交换的系统 CMCMCMCM 开口系开口系开口系开口系：与外界有物质交换的系统与外界有物质交换的系统与外界有物质交换的
3、系统与外界有物质交换的系统 CVCVCVCV 按物质按物质 交换交换 简单可压缩系简单可压缩系简单可压缩系简单可压缩系：热力系与外界只有热量和可逆热力系与外界只有热量和可逆热力系与外界只有热量和可逆热力系与外界只有热量和可逆 体积变化功的交换体积变化功的交换体积变化功的交换体积变化功的交换。 孤立系孤立系孤立系孤立系：与外界无任何能量和物质交换的热力系。与外界无任何能量和物质交换的热力系。与外界无任何能量和物质交换的热力系。与外界无任何能量和物质交换的热力系。 绝热系绝热系绝热系绝热系：与外界无热量交换的系统。与外界无热量交换的系统。与外界无热量交换的系统。与外界无热量交换的系统。 热热热热
4、源源源源：与外界仅有热量的交换，且有限热量的与外界仅有热量的交换，且有限热量的与外界仅有热量的交换，且有限热量的与外界仅有热量的交换，且有限热量的 交换不引起系统温度变化的热力系统。交换不引起系统温度变化的热力系统。交换不引起系统温度变化的热力系统。交换不引起系统温度变化的热力系统。 按能量按能量 交换交换 工程热力学工程热力学工程热力学工程热力学 ThermodynamicsThermodynamicsThermodynamicsThermodynamics （二）、工质：（二）、工质：（二）、工质：（二）、工质： 用来实现能量相互转换的媒介物质称为工质用来实现能量相互转换的媒介物质称为工质
5、用来实现能量相互转换的媒介物质称为工质用来实现能量相互转换的媒介物质称为工质。 理想气体理想气体理想气体理想气体 实际气体实际气体实际气体实际气体 蒸蒸蒸蒸 气气气气 工工 质质 工程热力学工程热力学工程热力学工程热力学 ThermodynamicsThermodynamicsThermodynamicsThermodynamics （一）热力状态：热力系在某一瞬间所呈现的宏观热力系在某一瞬间所呈现的宏观热力系在某一瞬间所呈现的宏观热力系在某一瞬间所呈现的宏观 物理状况。物理状况。物理状况。物理状况。( ( ( (简称状态简称状态简称状态简称状态) ) ) ) 二、平衡状态二、平衡状态二、平衡
6、状态二、平衡状态 1 1 1 1、定义定义：一一一一个热力系统，如果在不受外界影响的个热力系统，如果在不受外界影响的个热力系统，如果在不受外界影响的个热力系统，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，则系统的条件下，系统的状态能够始终保持不变，则系统的条件下，系统的状态能够始终保持不变，则系统的条件下，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这种状态称为平衡状态这种状态称为平衡状态这种状态称为平衡状态。 2 2 2 2、实现条件实现条件：p p p p=0 =0 =0 =0 T T T T=0 (=0 (=0 (=0 (=0)=0)=0)=0)。 （二）平衡
7、状态 工程热力学工程热力学工程热力学工程热力学 ThermodynamicsThermodynamicsThermodynamicsThermodynamics 三、热力状态参数、基本状态参数三、热力状态参数、基本状态参数三、热力状态参数、基本状态参数三、热力状态参数、基本状态参数 定义：定义：描述系统状态的宏观物理量描述系统状态的宏观物理量描述系统状态的宏观物理量描述系统状态的宏观物理量 (一)、状态参数 分类：分类： 广延量参数广延量参数广延量参数广延量参数：有关，如有关，如有关，如有关，如 H H H H、U U U U、S S S S 等，广延量等，广延量等，广延量等，广延量 参数具有
8、可加性参数具有可加性参数具有可加性参数具有可加性 强度量参数强度量参数强度量参数强度量参数：无关，如无关，如无关，如无关，如 p p p p、T T T T、v v v v，u u u u，h h h h 等等等等 按与所按与所 含工质含工质 的量有的量有 关否关否 工程热力学工程热力学工程热力学工程热力学 ThermodynamicsThermodynamicsThermodynamicsThermodynamics 按是否按是否 直接或直接或 易测易测 基本状态参数基本状态参数基本状态参数基本状态参数：可以直接或易测的状态参数。如可以直接或易测的状态参数。如可以直接或易测的状态参数。如可以
9、直接或易测的状态参数。如 p p p p、v v v v 和和和和T T T T 。 非基本状态参数非基本状态参数非基本状态参数非基本状态参数：不能直接或易测的状态参数。不能直接或易测的状态参数。不能直接或易测的状态参数。不能直接或易测的状态参数。 如如如如H H H H，S S S S，U U U U 等等等等 d0= 或或或或 2 21 1 d= 数学特征：数学特征：数学特征：数学特征： (, )xy = ， 工程热力学工程热力学工程热力学工程热力学 ThermodynamicsThermodynamicsThermodynamicsThermodynamics (二)、基本状态参数 1
10、1 1 1、比体积、比体积、比体积、比体积 ：比体积就是单位质量的工质所占的体积。比体积就是单位质量的工质所占的体积。比体积就是单位质量的工质所占的体积。比体积就是单位质量的工质所占的体积。 3 m /kg V v m = 2 2 2 2、压力、压力、压力、压力 ：压力即物理学中的压强，单位是压力即物理学中的压强，单位是压力即物理学中的压强，单位是压力即物理学中的压强，单位是PaPaPaPa（N/mN/mN/mN/m2 2 2 2）。 绝对压力绝对压力绝对压力绝对压力：p p p p 大气压力大气压力大气压力大气压力： pb b 表压力表压力表压力表压力 ：pg g bg ppp=+ b pp
11、 真空度真空度真空度真空度 ：v p vb ppp= b pp ：真空度真空度真空度真空度 v p vb ppp= b pp 工程热力学工程热力学工程热力学工程热力学 ThermodynamicsThermodynamicsThermodynamicsThermodynamics 3 3 3 3、温度：、温度：、温度：、温度： B B B B科学定义：科学定义： 温度是决定系统间是否存在热平衡的温度是决定系统间是否存在热平衡的温度是决定系统间是否存在热平衡的温度是决定系统间是否存在热平衡的宏宏宏宏观物理量。观物理量。观物理量。观物理量。 热平衡热平衡 AB A A A A热力学第零定律热力学第
12、零定律 : : 如果两物体和第三个物体处于热平衡，则这两个如果两物体和第三个物体处于热平衡，则这两个如果两物体和第三个物体处于热平衡，则这两个如果两物体和第三个物体处于热平衡，则这两个 物体之间必然处于热平衡物体之间必然处于热平衡物体之间必然处于热平衡物体之间必然处于热平衡。 C AB 俗称是物体冷热程度的标志。俗称是物体冷热程度的标志。俗称是物体冷热程度的标志。俗称是物体冷热程度的标志。 工程热力学工程热力学工程热力学工程热力学 ThermodynamicsThermodynamicsThermodynamicsThermodynamics C C C C温标温标：温度的数值表示温度的数值表
13、示温度的数值表示温度的数值表示 经验温标建立的三要素经验温标建立的三要素经验温标建立的三要素经验温标建立的三要素： 基基 准准 点点 测测 温温 物物 质质 的的 性性 质质 分分 度度 方方 法法 热力学温标热力学温标热力学温标热力学温标：理论温标，符号理论温标，符号理论温标，符号理论温标，符号T T T T 单位单位单位单位 K 新摄氏温标：新摄氏温标：新摄氏温标：新摄氏温标： 符号符号符号符号t t t t 单位单位单位单位。 t（）=T（K）-273.15 工程热力学工程热力学工程热力学工程热力学 ThermodynamicsThermodynamicsThermodynamicsTh
14、ermodynamics 国际实用温标指包括水的三相点在内的若干固定点的国际实用温标指包括水的三相点在内的若干固定点的国际实用温标指包括水的三相点在内的若干固定点的国际实用温标指包括水的三相点在内的若干固定点的 温度，如下表所示温度，如下表所示温度，如下表所示温度，如下表所示 国际实用温标的固定点国际实用温标的固定点 国际实用温标指定 值 国际实用温标指定 值 平衡状态 T，K t， 平衡状态 T，K t， 平衡氢三相点 13.81 -259.34 水三相点 273.16 0.01 平衡氢沸点 20.28 -252.87 水沸点 373.15 100.0 氖沸点 20.102 -246.048
15、 锌凝固点 692.73 419.58 氧三相点 54.361 -218.789 银凝固点 1235.08 961.93 氧冷凝点 90.183 -182.962 金凝固点 1337.58 1064.43 国际实用温标：（国际实用温标：（国际实用温标：（国际实用温标：（ITSITSITSITS90909090） 工程热力学工程热力学工程热力学工程热力学 ThermodynamicsThermodynamicsThermodynamicsThermodynamics 同时，又把平衡氢三相点以上的温度分了三个区同时，又把平衡氢三相点以上的温度分了三个区同时，又把平衡氢三相点以上的温度分了三个区同时，又把平衡氢三相点以上的温度分了三个区 间，并给出了相应的温度计算公式：间，并给出了相应的温度计算公式：间，并给出了相应的温度计算公式：间，并给出了相应的温度计算公式： -259.34 -259.34630.74630.74用铂电阻温度计测量，电阻丝用铂电阻温度计测量，电阻丝 是无应力的和退火的。公式（略）。是无应力的和退火的。公式（略）。 630.74 630.741064.431064.43用铂铑（用铂铑（1010）铂热电偶测）铂热电偶测
