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1、2013/4/8第一章基本概念及定义1热能和机械能相互转换的过程#2013/4/8内燃机(internal combustion gas engine) 魅气轮机turbine poer plant! 喷气发动机0祕plunt)转化为机械能对外作功.另一部分传给低温物体11热能和机械能相互转换的过程12热力系统 13工质的热力学状态及其基本状态參数14平衡状态、状态方程式、坐标图15工质的状态变化过程16过程功和热最17热力循环1、热能动力装買（Ihzinal poMer plant, heat engines） 从燃料燃烧中得到热能.并把热施转化为机械能的装豐.能代动力迹combustion
2、 guspower plant I蒸汽动力製JtMum poer plant）工作过程：工质从离温物体吸收热量.一部分#2013/4/8#2013/4/8魅气动力装賈（内燃机）燃气动力装置（燃气轮机）#2013/4/8燃料和空气空气压气机烯气轮机、废气发电机#2013/4/8#2013/4/8蒸汽动力装*机2.制冷装BL与热泵(refri0nnion plant, heat-pump )工作过程：消耗外界的机械能，使热量从低温 物体传向高温物体.#2013/4/8仏几个槪念12热力系统#2013/4/8I恒温热源 列变如工质(working substance)实现热能和机械能互相转化的媒介物
3、质.工质一般都是气体，体积可显著变化(具有 可压维性) 热源(高温热M) (heat source, heat reservoir)工质从中吸热的物质 冷源(低溟热) (heatsink) 工质向其放热的物质.I、基本權念热力系统(thermodynamic system)被人为地从周围物体中分割出来，作为热力学分析对象的有限物质系统. 外界suroundinz)与系统发生质能交换的物体边界(bmi nd ary)系统与外界的分界面#2013/4/8#2013/4/82.热力系统的分类1)按系统与外界的质量交换分类闭 口系统Q closed system)系统与外界只有能量交换，没有物质交换。
4、 闭口系统的质量保持恒定，称为控制质量.开 口系统4 open system)系统与外界既有能量交换，又有物质交換. 开口系统的能量和物质交换是在特定的空间 内进行的，称为控制容积#2013/4/8#2013/4/8(a)开口系统(b闭口系统注意：2)按系统与外界的能量交换分类绝热系统(adiabatic system) 系统与外界没有热量交换.孤立系銃(isolated system)系统与外界既没有能交换.又没有物质交 换.#2013/4/8闭口系统与开口系统的区别是质量是否越过 边界.而不是质是否发生变化注孰(D判斷绝热系统的关犍是热量是否越过边界, 而不论是闭口系统或是开口系统.(例如
5、：保温 瓶和保温性能很好的管道)(3)其他分类按组元数分类单元系(om component system) 多7GMmulti-component system) 按相数分类单相系(on phase system) 复相系(multi-phase system) 按是否均匀分类均匀系(homogeneous system) 非均匀系(heterogeneous system)(2)菟立系统一定是闭口、绝热氛统，但闭口、 绝热系统不一定是孤立系统.#2013/4/8#2013/4/8(4)简单可压循系(simple compressible system) 工质为可压缩流体(空气、水蒸汽、燃 气
6、)，与外界交换的功只有体积变化功(通过体 积变化与外界交换的功，包括膨胀功和压缩功(cxpansion/comprcssion work ) ) X热力系统示例热力系统是人为划分的，要根据具体的要求 而定.取刚性绝热容器内的气体 为闭口系；取刚性绝热容器内的气体 和电阻丝，为闭口绝热系： 取所有物体.为孤立系.#2013/4/8#2013/4/8值:ia13工质的热力学状态及其基本状态参数 -基本概念热力学状态(state of thermodynamic system) 热力过程中，工质在某一韵间所呈现的宏观 物理状况.状态Misstate properties)描述工质所处平衡状态的宏观物
7、理量. 状态發敷是状态的单值函效，只取决于给定 的状态2、状态參数的性质1)状态參数的微元差是全微分，dz = ( Jc / dx +/ dy)xdy(2)状态鑫数的变化童只与初、终状态有关，而 与途径无关：Jl2-=(3)经过一个循环后，状态參数恢复到原来的dz = 0仏状衣參数的分类压力P、沮度T、体积V (基本状态#&)热力学能U、焙H、埔S强度 It (intensive quantity)与质量无关，不具可加性.如压力P、沮度T 广延S：(exlcnsiY! quantity)与质童成正比，具有可加性.如体积V、热 力学能U、焙H、Ms.广延的比參数(单位质 量的參数，如比体积、比热
8、力学総1、比焙h、比 烧S)具有强度量的性质.J、状态相同的充要务件 任童系统所有的状态参数一一对应相等.简单可压绪系两个独立的状态警数对应相尊.即：两个独 立的状奈參数就可以确定一个状态，其他的状态 参敷可以舉示为这两者的函效.#2013/4/8#2013/4/85、沮度(temperature) 温度的定义温度在宏观上表示物体的冷热程度，在微观 上表示分子热运动的激烈程度.两个物体接傩时，热量从高温物体传到低沮 物体，克到两者温度相等，达到热平術. 热力学第零定律：当C同时与A和B达到热平衡 时，A和B也一定达到热平衡.(测温的基础)摄氏泡标规定标准大气压下水的冰点为0,汾点为 ioor,
9、其他温度由物理量(金属丝的电阻威水银 柱的高度)的线性函数来确定.热力学沮标规定水的三相点(即气、液、固三相共存的 状态点)的温度为273.16K.热力学沮度与摄氏温度的关系7 = / + 273 15#2013/4/8#2013/4/86、压力(pressure)压力的定义单位面积上所受的垂直作用力.气体的压力 是大量分子撞击器壁的平均结果.压力的表示方法绝对压力 p (absolute pressure)工质的真实压力.大“压力 pk (atmospheric pressure)览面上空气柱的重量所造成的压力.23表压力/?c(gauge pressure)真空度化(vacuum) 压力计
10、处于环境压力下测得的工质压力.各压力之间的关系厂当绝对压力高于大气压力时I p=卩廿Pe 1当绝对压力低于大气压力时，P =人- Pv24压力的单位帕斯卡 lP:i = lN/n? lkPa = 103Pa lMPa=L0ePa巴 lbir-103Pa lmbar-10:Pa标准大气压（物理大气压）LHm = L（n325P:i工程大气压lat = 98066 5Pa毫米汞柱和毫米水柱ImmHg -133 3224Pa ImmH.O = 9 80665Pa257、比体积及密度比体积(specific volume) 单位质物质所占的体积.vV I m ms / kg密度 单位体积物质的质p-
11、/n/V - 1/v kg/m注;t：比体积和密度不是相互独立的状态参 数.一般取比体积作为独立的状态參数#2013/4/8#2013/4/8平衡与均匀竣匀：不受外界作用时，系统的状态 不蘆时间和空何变化.平衡与稳定按星状态不随时间变化.不考虔是否受外界作用.定义的严格程度：均匀平衡稳定.17平衡状态.状态方程式、坐标图1、平8&状态(equilibrium state)平衡状忘的定义不受外界作用时，系统的状态不随时间变化. 达到平衡状态的条件系统内部和系统与外界之间不存在势差. 热平緬：不存在溫差，没有热的传递.V力平緬：不存在压力差，没有功的传递.化学平衡，不存在浓度差，没有质的传递#20
12、13/4/8#2013/4/8#2013/4/8#2013/4/8平衡状态的性质处于平衡状态的系统，如果不受外界作用，平 衡状东不会自发地被破坏.处于平衡状态的系统，如果受到外界作用，平 衡状冬就会被破坏，但最终会达到一个新的平衡 状态.处于不平衡状态的系统，如果不受外界作用， 会自发地趙于平衡状态.2、状态方程式(stale equation)对于简单可压缩系，处于平術状忘时，基本 状杰參数(压力、温度和比体积)满足一定的关 系式，称为状态方程式.显函敷形式T /(P，V)P - /(r v) V - A/?, T)陶函数形式flP，,T) = O#2013/4/8#2013/4/8实现准平
13、衡过程的条件工质与外界的压差和温差无限小.注意：只有准平衡过程才能在坐标图上用连续 实线来表示.15工质的状态变化过程1、准平衡过程(quasi-cquilibrium process) 准平術过程的定义实际过程都是不平衡的，但如果偽离平衡状 杏很小，并且过程进行得很缓慢，有足够的时间 恢复平衡，所有状态都无限接近于平衡状态，这 样的过程就称为准平衡过程(准静态过程，quasistatic process).准平衡过程是实际过程的理想化情况.2、可逆过程(reversible process) 可逆过程的定义当系统充成某一过程后，如果沿相同的路径 逆向进行，能使系统和外界祁回复到原来的状态 而不留下任何改变，这样的过程就称为可逆过程.实际过程都是不可逆的，可逆过程是实际过 程的理想化情况.实现可逆过程的条件准平緬过程+没有耗散效应(摩擦生热、电热 败应)(effect of dissipation).#2013/4/8
