工程热力学基本知识点

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1、第一章基本概念1.基本概念热力系统：用界面将所要研究的对象与周围环境分 隔开来，这种人为分隔的研究对象，称为热力系统， 简称系统。边界：分隔系统与外界的分界面，称为边界。外界：边界以外与系统相互作用的物体，称为外界 或环境。闭口系统：没有物质穿过边界的系统称为闭口系统， 也称控制质量。开口系统：有物质流穿过边界的系统称为开口系统， 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和物质交换，称为孤立系统。单相系：系统中工质的物理、化学性质都均匀一致 的系统称为单相系。复相系：由两个相以上组成的系统称为

2、复相系，如固、液、气组成的三相系统。单元系：由一种化学成分组成的系统称为单元系。多元系：由两种以上不同化学成分组成的系统称为多元系。均匀系：成分和相在整个系统空间呈均匀分布的为均匀系。非均匀系：成分和相在整个系统空间呈非均匀分布， 称非均匀系。热力状态：系统中某瞬间表现的工质热力性质的总 状况，称为工质的热力状态，简称为状态。平衡状态：系统在不受外界影响的条件下，如果宏 观热力性质不随时间而变化，系统内外同时建立了热 的和力的平衡，这时系统的状态称为热力平衡状态， 简称为平衡状态。状态参数：描述工质状态特性的各种物理量称为工 质的状态参数。如温度（T）、压力（P）、比容（u） 或密度（p）、内

3、能（小、焓（、熵（S）、自由 能（f）、自由焓（g）等。基本状态参数：在工质的状态参数中，其中温度、 压力、比容或密度可以直接或间接地用仪表测量岀来， 称为基本状态参数。温度：是描述系统热力平衡状况时冷热程度的物理 量，其物理实质是物质内部大量微观分子热运动的强 弱程度的宏观反映。热力学第零定律：如两个物体分别和第三个物体 处于热平衡，则它们彼此之间也必然处于热平衡。压力：垂直作用于器壁单位面积上的力，称为压 力，也称压强。相对压力：相对于大气环境所测得的压力。如工 程上常用测压仪表测定系统中工质的压力即为相 对压力。比容：单位质量工质所具有的容积，称为工质的 比容。密度：单位容积的工质所具有

4、的质量，称为工质 的密度。强度性参数：系统中单元体的参数值与整个系统 的参数值相同，与质量多少无关，没有可加性，如 温度、压力等。在热力过程中，强度性参数起着推 动力作用，称为广义力或势。广延性参数：整个系统的某广延性参数值等于系 统中各单元体该广延性参数值之和，如系统的容 积、内能、焓、熵等。在热力过程中，广延性参数 的变化起着类似力学中位移的作用，称为广义位 移。准静态过程：过程进行得非常缓慢，使过程中系 统内部被破坏了的平衡有足够的时间恢复到新的 平衡态，从而使过程的每一瞬间系统内部的状态都 非常接近平衡状态，整个过程可看作是由一系列非 常接近平衡态的状态所组成，并称之为准静态过 程。可

5、逆过程：当系统进行正、反两个过程后，系统 与外界均能完全回复到初始状态，这样的过程称为 可逆过程。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的机械功称为膨胀功，也称 容积功。热量：通过热力系边界所传递的除功之外的能量。热力循环：工质从某一初态开始，经历一系列状 态变化，最后又回复到初始状态的全部过程称为热 力循环，简称循环。2.常用公式2状态参数：dx x2 x1i dx 0状态参数是状态的函数， 对应一定的状态， 态参数都有唯一确定的数值，工质在热力过程中发 生状态变化时，由初状态经过不同路径，最后到达BT匚q:w或u 0，、du 0循环热效率：Wotq1 q21 qq

6、15q1终点，其参数的变化值，仅与初、终状态有关，而与 状态变化的途径无关。温度 ：2mw2一个分子的质量，w是分子平移运动的均方根速度;式中qi工质从热源吸热;q2工质向冷源放热; w循环所作的净功。2式中分子平移运动的动能，其中m是2B-比例常数；T气体的热力学温度。2. T 273 t压力 ：制冷系数式中q2q2iWoqiq2q工质向热源放岀热量；q2工质从冷源吸取热量; w 循环所作的净功。供热系数:式中式中旷单位面积上的绝对压力；n分子浓度，即单位容积内含有气体的分子数Nn ，其中N为容积V包含的气体分子总数。V2. p fF整个容器壁受到的力，单位为牛(N);f容器壁的总面积(m)

7、。3. P B Pg(PB)p B H(PB)式中B-当地大气压力P 高于当地大气压力时的相对压力，称表 压力；H 低于当地大气压力时的相对压力，称 为真空值。比容：1. v Vm/kgm式中V 工质的容积m工质的质量2. v 1式中工质的密度kg/m3v工质的比容n/kg热力循环：5 q12Wo q1q2q工质向热源放岀热量 q2工质从冷源吸取热量 w 循环所作的净功第二章 气体的热力性质1. 基本概念理想气体：气体分子是由一些弹性的、忽略分子之间相互作用力(引力和斥力)、不占有体积的质 点所构成。比热：单位物量的物体，温度升高或降低1K( 1C) 所吸收或放岀的热量，称为该物体的比热。定容

8、比热：在定容情况下，单位物量的物体，温度变化1K (1 C)所吸收或放出的热量，称为该物 体的定容比热。定压比热：在定压情况下，单位物量的物体，温 度变化1K (1 C)所吸收或放出的热量，称为该物 体的定压比热。定压质量比热：在定压过程中，单位质量的物体，当其温度变化1K (1 C)时，物体和外界交换的热 量，称为该物体的定压质量比热。定压容积比热：在定压过程中，单位容积的物体， 当其温度变化1K (1 C)时，物体和外界交换的热 量，称为该物体的定压容积比热。定压摩尔比热：在定压过程中，单位摩尔的物体， 当其温度变化1K (1 C)时，物体和外界交换的热 量，称为该物体的定压摩尔比热。定容

9、质量比热：在定容过程中，单位质量的物体， 当其温度变化1K(C)时，物体和外界交换的热量， 称为该物体的定容质量比热。定容容积比热：在定容过程中，单位容积的物体， 当其温度变化1K( 1C)时，物体和外界交换的热量， 称为该物体的定容容积比热。定容摩尔比热：在定容过程中，单位摩尔的物体， 当其温度变化1K( 1C)时，物体和外界交换的热量， 称为该物体的定容摩尔比热。混合气体的分压力：维持混合气体的温度和容积不 变时，各组成气体所具有的压力。道尔顿分压定律：混合气体的总压力 P等于各组成 气体分压力P之和。混合气体的分容积：维持混合气体的温度和压力不 变时，各组成气体所具有的容积。阿密盖特分容

10、积定律：混合气体的总容积V等于各 组成气体分容积V之和。混合气体的质量成分：混合气体中某组元气体的质量与混合气体总质量的比值称为混合气体的质量成 分。混合气体的容积成分：混合气体中某组元气体的容 积与混合气体总容积的比值称为混合气体的容积成 分。混合气体的摩尔成分：混合气体中某组元气体的摩 尔数与混合气体总摩尔数的比值称为混合气体的摩尔 成分。对比参数：各状态参数与临界状态的同名参数的比 值。对比态定律：对于满足同一对比态方程式的各种气体，对比参数Pr、Tr和Vr中若有两个相等，则第三个对比参数就一定相等，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 pv RT式中p绝对压力Pa

11、v 比容n/kgT热力学温度K适用于1千克理想气体。2. pV mRT式中V 质量为mkg气体所占的容积适用于m千克理想气体。3 pVM R0T式中Vm= m气体的摩尔容积，nf/kmol ；R=M通用气体常数，J/kmol K适用于1千摩尔理想气体。4. pVnRjT式中V nK mol气体所占有的容积，nf；n气体的摩尔数，mn ，kmoiM适用于n千摩尔理想气体。5 通用气体常数：RR08314 J/Kmol KR与气体性质、状态均无关6 气体常数：R8314MJ/kg KR与状态无关，仅决定于气体性质。7 _P1V! P2V2比热:1 .比热定义式：c qdT表明单位物量的物体升高或降

12、低1K所吸收或放出的热量。其值不仅取决于物质性质，还与气体热力 的过程和所处状态有关。2质量比热、容积比热和摩尔比热的换算关系:Mece o22.4式中 c质量比热，e容积比热,Me 摩尔比热,kJ/Kg kkJ/m3 kkJ/Kmol3.定容比热： cv -qvdT dT表明单位物量的气体在定容情况下升高或降低1K所吸收或放岀的热量。4.定压比热： cpp -dhp dT dT表明单位物量的气体在定压情况下升高或降低1K所吸收或放岀的热量。5 梅耶公式:CpCvRmigimniM i nMMiXi!MMi riMCpMCvMRRoMi gi riM6.比热比:折合分子量:CvCPCPCvnR

13、CpCvMcpMcv1道尔顿分压定律：PP1P2P3PnnPiT,V阿密盖特分容积定律：nVii 1T,P质量成分:gimumg1g2 Lgngi1容积成分:rr1rnrii 1摩尔成分:XiniX X1X2XnXi1i 1容积成分与摩尔成分关系:nri-为n质量成分与容积成分:nniMii 1XiM ii 1nriMii 1_g里M1 M2折合气体常数:R Ro nR MgnMngiMiRonnRi 0r(M 1r2M 21n rii 1 Ri分压力的确定Pi - riP VPi gi厂gpi混合气体的比热容Romi1MiRoLgingRi 1L rnMnRnc g1C1 +g2C2+Lgn cnngiCi 1mihnSmiSi 1i 1Vr混合气体的容积比热容:nc ric+r 2c2 +L LrnCnrcii 1混合气体的摩尔比热容：nnMc MgiciXjMjCii 1i 1n混合气体的热力学能、焓和熵uUi或i 1nUmiUii 1nH Hi 或 Hi 1范德瓦尔（Van de