热力学知识

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1、1 饱和蒸汽压蒸汽压指的是在液体（或者固体）的表面存在着该物质的蒸汽，这些蒸汽对液体表面产生的 压强就是该液体的蒸汽压。比如，水的表面就有水蒸汽压，当水的蒸汽压达到水面上的气体总压的时候，水就沸腾。我 们通常看到水烧开，就是在100 摄氏度时水的蒸汽压等于一个大气压。蒸汽压随温度变化而变化，温度越高，蒸汽压越大，当然还和液体种类有关。 一定的温度下，与同种物质的液态（或固态）处于平衡状态的蒸汽所产生的压强叫饱和蒸汽压 它随温度升高而增加。如：放在杯子里的水，会因不断蒸发变得愈来愈少。如果把纯水放在一个密闭的容器里，并 抽走上方的空气。当水不断蒸发时，水面上方汽相的压力，即水的蒸汽所具有的压力就

2、不断 增加。但是，当温度一定时，汽相压力最终将稳定在一个固定的数值上，这时的汽相压力 称为水在该温度下的饱和蒸汽压力。当汽相压力的数值达到饱和蒸汽压力的数值时，液相的水分子仍然不断地气化，汽相的水分 子也不断地冷凝成液体，只是由于水的气化速度等于水蒸汽的冷凝速度，液体量才没有减少， 气体量也没有增加，液体和气体达到平衡状态。所以，液态纯物质蒸汽所具有的压力为其饱和蒸汽压力时，汽液两相即达到了相平衡。饱和 蒸汽压是物质的一个重要性质，它的大小取决于物质的本性和温度。饱和蒸汽压越大，表示该物质越容易挥发。2 饱和蒸汽中文名称：饱和蒸汽英文名称：saturated steam定义：饱和状态下的蒸汽。

3、 饱和蒸汽,是指饱和状态下的蒸汽，是由气体分子之间的热运动现象造成的. 当液体在有限的密闭空间中蒸发时，液体分子通过液面进入上面空间，成为蒸汽分子。由于 蒸汽分子处于紊乱的热运动之中，它们相互碰撞，并和容器壁以及液面发生碰撞，在和液面 碰撞时，有的分子则被液体分子所吸引，而重新返回液体中成为液体分子。开始蒸发时，进入空间的分子数目多于返回液体中分子的数目，随着蒸发的继续进行，空间 蒸汽分子的密度不断增大，因而返回液体中的分子数目也增多。当单位时间内进入空间的分子数目与返回液体中的分子数目相等时，则蒸发与凝结处于动 平衡状态，这时虽然蒸发和凝结仍在进行，但空间中蒸汽分子的密度不再增大，此时的状

4、态称为饱和状态。在饱和状态下的液体称为饱和液体，其对应的蒸汽是饱和蒸汽，但最初只是湿饱和蒸汽 待蒸汽中的水分完全蒸发后才是干饱和蒸汽。蒸汽从不饱和到湿饱和再到干饱和的过程温度是不增加的，干饱和之后继续加热则温度会上 升，成为过热蒸汽。3 湿饱和蒸汽中文名称：湿饱和蒸汽英文名称：wet saturated steam定义：饱和蒸汽和饱和水的混合物。湿饱和蒸汽就是湿蒸汽。饱和蒸汽与过热蒸汽：一定压力下汽水共存的密封容器内，液体和蒸汽的分子在不停地运动， 有的跑出液面，有的回到液面，当从水中飞出的分子数目等于因相互碰撞而返回的分子数时， 这种状态称为动态平衡。处于动态平衡的汽、液共存的状态叫饱和状态

5、。饱和状态的水称为饱和水，饱和状态的蒸汽称为饱和蒸汽。在饱和状态时，液体和蒸汽的温度相同，这个温度称为饱和温度； 液体和蒸汽的压力也相同，称为饱和压力。饱和压力与饱和温度有对应关系，饱和压力随饱和温度升高而增高。在水达到饱和温度后，如定压加热，则饱和水开始汽化，在水没有完全汽化之前，含有饱和水的蒸汽叫湿饱和蒸汽，简称湿蒸汽湿饱和蒸汽继续在定压条件下加热,水完全汽化成蒸汽时状态叫干饱和蒸汽干饱和蒸汽继续定压加热，蒸汽温度上升而超过饱和温度时，就变成过热蒸汽水蒸汽的临界压力为22.129MPa，临界温度为374.15C。当水的温度高于临界温度时，都是 过热蒸汽，所以不存在400 C的液态水4 显热

6、中文名称：显热英文名称：sensible heat定义：人与环境间通过对流、辐射和传导途径交换的热量，即非蒸发性散热。定义 显热系指当此热量加入或移去后，会导致物质温度的变化，而不发生相变。物质的 摩尔量、摩尔热容和温差三者的乘积为显热。即物体不发牛化学变化或相变化时，温度升 高或降低所需要的热称为显热。原理 物体在加热或冷却过程中，温度升高或降低而不改变其原有相态所需吸收或放出的热量 称为“显热”。它能使人们有明显的冷热变化感觉，通常可用温度计测量出来。注：（如将水从20C的升高到80C所吸收到的热量，就叫显热。）公式显热计算公式Q=mc（t2ti） Q=质量比热（温度差）显热主要表现在由于

7、空气干球温度的变化而发牛的热量转移，比如空气干球温度的升高 或降低而引起的热量。潜热的发牛总会伴随着物质相态的变化，简单的理解就是水在沸腾的时候要吸收很多 的热量而温度没多大的变化。所以，在空调负荷的计算时，因为空气里含有水蒸汽，所以就要计算其显热负荷和潜热 负荷。显热 对固态、液态或气态的物质加热，只要它的形态不变，则热量加进去后，物质的 温度就升高，加进热量的多少在温度上能显示出来，即不改变物质的形态而引起其温度变 化的热量称为显热。如对液态的水加热，只要它还保持液态，它的温度就升高；因此，显热只影响温度的变 化面不引起物质的形态的变化。例如机房中、其计算机或程控交换机的发热量很大，它属于

8、显热。 对液态的水加热，水的温度升高，当达到沸点时，虽然热量不断的加入，但水的温度不 升高，一直停留在沸点，加进的热量仅使水变成水蒸气，即由液态变为气态。这种不改变物 质的温度而引起物态变化（又称相变）的热量称为潜热。如计算机房中、工作人员人体发热以及换气带进来的空气含湿量，这些热量称为潜热。（全热等于显热与潜热之和。）如果要求的气温高于露点温度, 则没有水蒸汽的产牛或者水珠的产牛,即湿度没有变化, 也就是所说的显热交换！如果要求的气温低于露点温度， 就会有潜热交换。显热：随着潮湿空气的温度变化而吸收或放出的热量（比热*温度变化）； 潜热：随着潮湿空气中的水蒸气浓度的变化有关的热量（汽化热*凝

9、结热）全热（焓）：显热和潜热之和一般状态下焓值与全热值相同。5 潜热中文名称：潜热英文名称：latent heat定义1：水在相变过程中吸收或释放的热量。主要指水汽凝结成水或凝华成冰时所释放 的热量。 应用学科：大气科学（一级学科）；动力气象学（二级学科）定义2：物质相变时放出或吸收的热量。 应用学科：电力（一级学科）；通论（二级学 科）定义3：水在相变过程中吸收或释放的热量。主要指水汽凝结成水或凝华成冰时所释放 的热量。 应用学科：海洋科技（一级学科）；海洋科学（二级学科）；海洋气象学（三级学 科）定义 4：人体皮肤呼吸表面因水分蒸发而散失的热量，即蒸发性散热。 应用学科：航 空科技（一级学

10、科）；航空安全、生命保障系统与航空医学（二级学科）定义5：水在相变过程中吸收或释放的热量。 应用学科：资源科技（一级学科）；气候 资源学（二级学科）潜热，相变潜热的简秫指单位质量的物质在等温等压情况下，从一个相变化到另一个相 吸收或放出的热量。这是物体在固、液、气三相之间以及不同的固相之间相互转变时具有的 特点之_。固、液之间的潜热称为熔解热（或凝固热），液、气之间的称为汽化热（或凝结热）, 而固、气之间的称为升华热（或凝华热）潜热是指在温度保持不变的条件下，1kg物质在从某一个相转变为另一个相的相变过程 中所吸入或放出的热量。是一状态量。因任何物质在仅吸入（或放出）潜热时均不致引起温度 的升

11、高（或降低）,这种热量对温度变化只起潜在作用，故名。其值不仅因物质种类不同而异， 而且也与温度或压力密切相关。按相变过程种类的不同，有气化潜热、熔化潜热和升华潜热 等。同种物质在温度相同、方向相反的相变过程中所吸入或放出的潜热，其量值必相等， 如气化潜热总是等于凝结潜热熔解潜热 物质在温度没有改变的状况下，从固态转变到液态的过程中吸收的能量。汽化潜热 物质在温度没有改变的状况下，从液态转变到气态的过程中吸收的能量。 一级相变(见相和相变)过程中单位质量物质吸收或放出的热量。有时称相变潜热。物 质三态变化都是相变，因此汽化热、熔解热、升华热都是相变潜热。在不同的相变温度下， 相变潜热有不同的值。

12、在物质的三相点，有三种潜热。如果用a、B、丫分别代表物质的 固、液、气相,用潜热分别表示熔解、汽化 、升华三种潜热，则有潜热即三种潜热中的一种， 可由其他两种求出。潜热利用 许多固体在不同的温度和压强下具有不同的结晶形式，即可以从一种固相转变为另一种 固相，这种过程称为同素异晶转变。同素异晶转变过程中也要产生相变潜热。物质发生相变(物态变化)，在温度不发生变化时吸收或放出的热量叫作“潜热”。物 质由低能转变为高能时吸收潜热，反之则放出潜热。例如，液体沸腾时吸收的潜热一部分用 来克服分子间的引力，另一部分用来在膨胀过程中反抗大气压强做功。熔解热、汽化热、升 华热都是潜热。潜热的量值用每单位质量的

13、物质或用每摩尔物质在相变时所吸收或放出的热 量来表示。在一级相变中，吸收或释放热量，伴随体积的变化，但系统的温度不变。所吸收或放 出的热量称为“相变潜热”。相变潜热与发生相变的温度有关，单位质量的某种物质，在温 度下的相变潜热是值。若用U1和u2分别表示1相和2相单位质量的内能，用vl和v2分别 表示1相和2相单位质量的体积，于是单位质量的物质由1相转变为2相时所吸收的相变潜 热可用下式表示：1 =(u2-u1)+p (v2-v1)=h2-h1。式中p是作用于系统的外部压强，hl 和h2分别为1相和2相单位质量的焓。上式相变潜热公式表明，相变潜热内潜热(u2-u1) 和外潜热p (v2-v1)

14、两部分。纯物质在其相态变化时所吸收或放出热量且没有温度变化，此热量称潜热。但在体系和 环境之间有热量传递。过程的特点是两相共存，因此，从相律知，只有一个自由度。在潜热 和物系的pvt数据间存在着下列基本方程：h=tvdp0/dt，Av是温度t时伴有相变的体积 变化；Ah是潜热；dpO/dt是饱和蒸气压随温度的变化率。潜热可用8ttt8理热法进行实验测 定，估算方法大致上分为两类：(1)预算正常沸点下的蒸发热；(2)已知一个温度下的潜热 推算其他温度下的潜热。6焓中文名称：焓英文名称：enthalpy定义1：热力学中表示物质系统能量的一个状态函数，常用符号H表示。数值上等于系 统的内能U加上压强

15、p和体积V的乘积，即H=U+pV。焓的变化是系统在等压可逆过程中 所吸收的热量的度量。应用学科：大气科学（一级学科）；动力气象学（二级学科）定义2：工质的热力状态参数之一，表示工质所含的全部热能，等于该工质的内能加上 其体积与绝对压力的乘积。应用学科：电力（一级学科）；通论（二级学科）焓是一个热力学系统中的能量参数。规定由字母H （单位：焦耳,J）表示，H来自于英 语Heat Capacity （热容）一词。此外在化学和技术文献中，摩尔焓Hm （单位：千焦/摩尔 KJ/mol）和特别焓h （单位：千焦/千克KJ/Kg）也非常重要，它们描述了焓在物质的量n和 物质质量m上的定义。焓是内能和体积的

16、勒让德变换。它是SpN总合的热势能。在介绍焓之前我们需要了解一下分子热运动、热力学能和热力学第一定律： 1827 年， 英国植物学家布朗把非常细小的花粉放在水面上并用显微镜观察，发现花粉在水面上不停地 运动，且运动轨迹极不规则。起初人们以为是外界影响，如振动或液体对流等，后经实验证 明这种运动的的原因不在外界，而在液体内部。原来花粉在水面运动是受到各个方向水分子 的撞击引起的。于是这种运动叫做布朗运动，布朗运动表明液体分子在不停地做无规则运动。 从实验中可以观察到，布朗运动随着温度的升高而愈加剧烈。这表示分子的无规则运动跟温 度有关系，温度越高，分子的无规则运动就越激烈。正因为分子的无规则运动与温度有关 系，所以通常把分子的这种运动叫做分子的热运动在热学中，分子、原子、离子做