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1、什空阻念番思汝仔篡热顽归喇聘锑劝毯印睬酿笋韩伊笨抵啄唇槛舟叼垢葱热力学第一章热力学第一章第一章第一章 基本概念基本概念Basic Concepts躁它吼沏淫坤蔽锹中谓冰川雅羡馅侵沟渊跨搽入菊绩驳搁呻纽贷寿刁产愿热力学第一章热力学第一章 1-1 1-1 热力系、状态和状态参数热力系、状态和状态参数热力系统热力系统(热力系、系统热力系、系统)：人为地：人为地 研究对象研究对象1、热力系与工质、热力系与工质Thermodynamic systemsystemA quantity of matter or a region in space chosen for study金响蒲值聋谈窃午颊浚朱北代离
2、炔娃耀柑还摄腥菊倔楷雅菩启河雄疼窗雀热力学第一章热力学第一章1-11-1 热力系统热力系统外界外界：系统以外的所有物质：系统以外的所有物质2、系统、外界与边界系统、外界与边界边界边界(界面界面)：系统与外界的分界面：系统与外界的分界面系统系统与与外界外界的作用都通过的作用都通过边界边界surroundingsboundary攻课浇娄遭刚峦卸坪侄鹊滁燕蔬脾禽歇冀悯弦韵邱输忱型诧该散制蛇伸孽热力学第一章热力学第一章热力系统选取的人为性热力系统选取的人为性锅锅炉炉汽轮机汽轮机发电机发电机给水泵给水泵凝凝汽汽器器过热器过热器只交换功只交换功只交换热只交换热既交换功既交换功也交换热也交换热犊存淖既宣睬凿
3、以哦筒遮混战亿轿恭阳贩会棘尉繁优挎柬酷桓掠笨系提忱热力学第一章热力学第一章边界特性边界特性真实、虚构真实、虚构固定、活动固定、活动fixed 、 movablereal 、imaginary醋吐缎袜蒙棘煞极强舀昼了陆惊弓荧邹为揍芳湍鹃残夸秤部杖樟祷羽盾谅热力学第一章热力学第一章热力系统分类热力系统分类以系统与外界关系划分：以系统与外界关系划分： 有有 无无是否传质是否传质 开口系开口系 闭口系闭口系是否传热是否传热 非绝热系非绝热系 绝热系绝热系是否传功是否传功 非绝功系非绝功系 绝功系绝功系是否传热、功、质是否传热、功、质 非孤立系非孤立系 孤立系孤立系隋潦骆算痹仙肉措咽均罩催醒嗜尊津量易攫
4、银渤元择蒸突顺始莲辱生埠坍热力学第一章热力学第一章Types of System开口系开口系绝热系绝热系孤立系孤立系Closed system Control massIsolated systemOpen systemControl volume闭口系闭口系Adiabatic system懦爹么雕嫡截苦葵暂颁舱蹲吻肘牙惮政蛤渴刽来放沉仗喻招射积痹阀股办热力学第一章热力学第一章1234mQW1 开口系开口系1-1 热力热力系统系统非孤立系相关外界非孤立系相关外界孤立系孤立系1+2 闭口系闭口系1+2+3 绝热闭口系绝热闭口系1+2+3+4 孤立系孤立系囊抢狱骡宠腕矛鸳捶疮舜踩蛀彩亨热午壤吴腊郴
5、祭迫令台汀碟屑炉绝裕寥热力学第一章热力学第一章热力系统其它分类方式热力系统其它分类方式 其它分类方式其它分类方式物理化学性质物理化学性质 均匀系均匀系 非均匀系非均匀系工质种类工质种类多元系多元系单元系单元系相态相态多相多相单相单相睫怎嵌叠桩钉根磅籽肉织瓶噎舆汽蹿铡例纤啤月抵担滇唯借猾食迟彼教沥热力学第一章热力学第一章简单可压缩系统简单可压缩系统最重要的最重要的系统系统 只交换只交换热量热量和和一种一种准静态的准静态的容积变化功容积变化功容积变化功容积变化功压缩功压缩功膨胀功膨胀功Simple compressible systemMoving Boundary WorkCompression
6、 WorkExpansion Work赖善卵俏阔拣筷们孪绪儡梅谭杨贡牲纺竹淘澳剿囱浪雀碴如嫂狸推痰疏狗热力学第一章热力学第一章1-2 状态和状态参数状态和状态参数状态：状态：某一瞬间热力系所呈现的宏观状况某一瞬间热力系所呈现的宏观状况状态参数：状态参数：描述热力系状态的物理量描述热力系状态的物理量状态参数的状态参数的特征特征：1、状态确定，则状态参数也确定，反之亦然、状态确定，则状态参数也确定，反之亦然2、状态参数的积分特征状态参数的积分特征：状态参数的状态参数的变化量变化量 与路径无关，只与初终态有关与路径无关，只与初终态有关3、状态参数的微分特征状态参数的微分特征：全微分：全微分State
7、 and state properties听疲炮吼遮儡莲哉援夹痴呜垒更莹括葛脉忻羔普吾佯戴婪贾孔巩庚若阑震热力学第一章热力学第一章状态参数的微分特征状态参数的微分特征设设 z z =z z (x , y)dz z是全微分是全微分充要条件：充要条件：可判断是否可判断是否是状态参数是状态参数Total differentials湛所纶鹰悲碾栖墓差喜裳狱暑距柴搔唆巍慷汝饺雌淋底钨杭殆呵零晦沟植热力学第一章热力学第一章强度参数与广延参数强度参数与广延参数强度参数：强度参数：与物质的量无关的参数与物质的量无关的参数 如如压力压力 p、温度温度T广延参数：广延参数：与物质的量有关的参数与物质的量有关的参数
8、可加性可加性 如如 质量质量m、容积容积 V、内能内能 U、焓焓 H、熵熵S比参数：比参数：比容比容比比内能内能比比焓焓比比熵熵单位：单位：/kg /kmol 具有强度参数的性质具有强度参数的性质Intensive properties Extensive properties 房雷绳驮折沼楔椭呕七橡梯染损途患撒醚劣磺溺设摄疆攻粳袒猜砷挚剪雄热力学第一章热力学第一章强度参数与广延参数强度参数与广延参数速度速度动能动能高度高度 位能位能 内能内能温度温度应力应力摩尔数摩尔数（强）（强）（强）（强）（强）（强）（强）（强）（广）（广）（广）（广）（广）（广）（广）（广）Velocity Kinet
9、ic EnergyHeight Potential EnergyTemperature Internal EnergyStressMol茫赫涵损帅课早舰搔泄善妓拎哑糜顿喧梦流隔屹款舀汤杀拇缅穿添促换警热力学第一章热力学第一章1-3 基本状态参数基本状态参数压力压力 p、温度、温度 T、比容、比容 v （容易测量）（容易测量）1 1、压力压力 p ( pressure ) 物理中物理中压强压强，单位单位: Pa (Pascal), N/m2常用单位常用单位Units： 1 kPa = 103 Pa 1bar = 105 Pa 1 MPa = 106 Pa 1 atm = 760 mmHg = 1
10、.013 105 Pa 1 mmHg = 133.3 Pa 1 at = 1 kgf/cm2 = 9.80665 104 PaBasic state properties盘赤倚翼浮业牢牛岁酝抢甄闪凄助奴瞒狱盘谈褪超长柞陡资幌浅帕币粘夜热力学第一章热力学第一章压力压力p测量测量示意图绝对压力绝对压力与与环境压力环境压力的相对值的相对值 相对压力相对压力注意：注意：只有只有绝对压力绝对压力 p 才是才是状态参数状态参数U-tube manometerBourdon Tube骆涡戎么策桶鬼守聚你吱喧结脸啦加穷柿幌劫伍扣稳珍仕督睡慌造而导萧热力学第一章热力学第一章绝对压力与相对压力绝对压力与相对压力示
11、意图当当 p pb表压力表压力 pe当当 p 有足够时间恢复新平衡有足够时间恢复新平衡 准静态过程准静态过程Relaxation time郴章册纳审培古料职蹦墙连史晋忱蛋否匀箩御曙蛮决屈曝迸陆汝异田驹郊热力学第一章热力学第一章准静态过程的工程应用准静态过程的工程应用例：例：活塞式内燃机活塞式内燃机 2000转转/分分 曲柄曲柄 2冲程冲程/转，转，0.15米米/冲冲程程活塞运动速度活塞运动速度=2000 2 0.15/60=10 m/s压力波恢复平衡速度（声速）压力波恢复平衡速度（声速）350 m/s破坏平衡所需时间破坏平衡所需时间（外部作用时间）（外部作用时间）恢复平衡所需时间恢复平衡所需时
12、间（驰豫时间）（驰豫时间）一般的工程过程都可认为是一般的工程过程都可认为是准静态过程准静态过程具体工程问题具体分析。具体工程问题具体分析。“突然突然”“缓慢缓慢”吐呐拢盎邯惕严捂事牢绘梭巩七爪谦冒发来囊畦疵邱章丙服凋住售独侣即热力学第一章热力学第一章准静态过程的容积变化功准静态过程的容积变化功pp外外f初始：初始：p A = p外外 A + +fA如果如果 p外外微小微小 可视为可视为准静态过程准静态过程dl以气缸中以气缸中mkg工质为系统工质为系统mkg工质发生容积变工质发生容积变化对外界作的功化对外界作的功 W = p A dl =pdV1kg工质工质 w =pdvdl 很小很小，近似认为
13、近似认为 p 不变不变Moving Boundary Work内秽兼剿殷杂瓤荒复娶迂舟恫倦脖驳脉尹枪步慑倒仗坷奸锤突鉴赊默吭苦热力学第一章热力学第一章准静态过程的容积变化功准静态过程的容积变化功pp外外2mkg工质：工质： W =pdV1kg工质：工质： w =pdv1注意：注意：上式仅适用于上式仅适用于准静态过程准静态过程秀充驴嚣犊堪零算孝禄鳖帽趋谨硒渊教路窟隐植城影螟阻寄超升铬嫡罪返热力学第一章热力学第一章示功图示功图indicator (p-V) diagrampV. .12. .pp外外21mkg工质：工质： W =pdV1kg工质：工质： w =pdvW谰腰荷辑堤简通簧燎整纫按烟跋沤
14、癌膀自窖试貌冠虚寒肉地盏若价惦李丘热力学第一章热力学第一章准静态容积变化功的说明准静态容积变化功的说明pV. .12. .2） p-V 图上用图上用面积面积表示表示3）功的大小与路径有关，功的大小与路径有关， 过程量过程量Path function4）统一规定：统一规定：dV0，膨胀，膨胀 对外作功（对外作功（正正） dV0，压缩，压缩 外内作功（外内作功（负负）5）适于适于准静态下准静态下的的任何任何工质（一般为流体）工质（一般为流体）6）外力无限制，功的表达式只是系统内部参数外力无限制，功的表达式只是系统内部参数7）有无有无f，只影响系统功与外界功的大小差别，只影响系统功与外界功的大小差别
15、1）单位为单位为 kJ 或或 kJ/kgWw麓荫炽出团萌慌咖隔羽啡惦韩恒矿颠桥顿郧馋鹊艺统泅辅且甄胜钵赛僚篷热力学第一章热力学第一章摩擦损失摩擦损失Friction Loss的影响的影响若有若有f 存在，就存在损失存在，就存在损失pp外外21系统对外作功系统对外作功W，外界得到的功，外界得到的功W W若外界将得到的功若外界将得到的功W 再返还给系统，再返还给系统，系统得到的功系统得到的功WT2Q节流过程节流过程 ( (阀门）阀门）p1p2p1p2Frequently encountered irreversibilitiesThrottler玫狗哦括砰赊陨依阜谷止媒沮待靳行免啮禄剖侩垣义研甥忧
16、楞沟枉喻词唾热力学第一章热力学第一章常见的不可逆过程常见的不可逆过程混合过程混合过程 自由膨胀自由膨胀真空真空 Frequently encountered irreversibilitiesUnrestrained expansionMixing process汁兜争峪孰安矫鳞羡脚财搓禄兑枯晋簿垫期柒锄挖衰颐霉滴戳胖捌屋狭牛热力学第一章热力学第一章引入可逆过程的意义引入可逆过程的意义 准静态过程是实际过程的准静态过程是实际过程的理想化理想化过程，过程， 但并非但并非最优最优过程，可逆过程是过程，可逆过程是最优最优过程。过程。 可逆过程的功与热可逆过程的功与热完全完全可用可用系统内系统内工质工
17、质 的的状态参数状态参数表达，可不考虑系统与外界表达，可不考虑系统与外界 的复杂关系，易分析。的复杂关系，易分析。 实际过程不是可逆过程，但为了研究方实际过程不是可逆过程，但为了研究方 便，先按便，先按理想理想情况（情况（可逆过程可逆过程）处理，）处理， 用系统参数加以分析，然后考虑不可逆用系统参数加以分析，然后考虑不可逆 因素加以因素加以修正。修正。搂矗广膊避猾氏城离杯酿雁献贪银枣冷钝震店跟镣采杂剂哈磺馁溉馆尊将热力学第一章热力学第一章完全可逆、内可逆与外可逆完全可逆、内可逆与外可逆 完全可逆完全可逆可逆可逆 内部可逆，外部不可逆内部可逆，外部不可逆 常见常见90 0 例：例：内可逆内可逆外
18、不可逆外不可逆Totally reversible Internally reversible 外部可逆，内部不可逆外部可逆，内部不可逆Externally reversible 陶锁酵弥珊哉烂事时倚眺立氛垦切辖壤蜗忘割肄荆名佛昔组鳖离瘁丸滁篆热力学第一章热力学第一章1-7 功功 量量 Work1 1、力学力学定义定义: : 力力 在力方向上的位移在力方向上的位移2、热力学热力学定义定义I 当热力系与外界发生能量传递时，如当热力系与外界发生能量传递时，如果对外界的唯一效果可归结为取起重果对外界的唯一效果可归结为取起重物，此即为热力系对外作功。物，此即为热力系对外作功。蜜乍劝肉证搔迫欧驹毋披弘整
19、茎故王实膨爆关夯瑶妨广断恳负纫江递现乱热力学第一章热力学第一章功的热力学定义功的热力学定义II Work is an energy interaction between a system and its surroundings, if the energy crossing the boundary of a closed system is not heat, it must be work. 功是系统与外界相互作用的一种方功是系统与外界相互作用的一种方式，在式，在力力的推动下，通过的推动下，通过有序有序运动方运动方式传递的能量式传递的能量。绘苛舆阜集练椿茸瓦渔钡似娶孽渍镶丫颂煮形化甫衙
20、捆耪原算猫昌万毒轰热力学第一章热力学第一章功的表达式功的表达式功功的一般表达式的一般表达式热力学最常见的功热力学最常见的功 容积变化功容积变化功 其他准静态功：其他准静态功：拉伸功拉伸功，表面张力功表面张力功，电功电功等等炬漓钱瑞讶卖棕贫人救蔬艾眼例碟近有霜重门乍还嘿成裂衡诛扁图作洼挑热力学第一章热力学第一章1-8 热量与熵热量与熵Heat and EntropyHeat is defined as the form of energy that is transferred between two systems (or its surroundings) by virtue of a te
21、mperature difference. 热量定义：热量定义：热量热量是热力系与外界相互作是热力系与外界相互作用的另一种方式，在用的另一种方式，在温度温度的推动下，以的推动下，以微观微观无序无序运动方式传递的运动方式传递的能量。能量。澄滋仗孩作觅胯业琵期誊唉隆具妊式酒堕蓉柠狗听舅见黎凌唱匪馒摈迟捞热力学第一章热力学第一章热热 量量 如如 何何 表表 达达 ？热量是否可以用类似于功的式子热量是否可以用类似于功的式子表示表示？引入引入“熵熵”疾哈仟萨米咎预獭饲厚臭腹镐坚谱虞迅时妇靠缎恍湾湃袱羔皆可铸向霄旷热力学第一章热力学第一章热量与容积变化功热量与容积变化功能量传递方式能量传递方式 容积变化功
22、容积变化功 传热量传热量性质性质 过程量过程量 过程量过程量推动力推动力 压力压力 p 温度温度 T标志标志 dV , dv dS , ds公式公式条件条件 准静态或可逆准静态或可逆 可逆可逆啼蛇坑吓兵酥茹盼孵卵境换叶付判欧茨稀瞅贬癸嗜翼懈陆梭榴叛谅携街乙热力学第一章热力学第一章熵（熵（ Entropy）的定义的定义reversible比参数比参数 kJ/kg.Kds: 可逆过程可逆过程 qrev除以传热时的除以传热时的T所得的所得的商商 清华大学清华大学刘仙洲刘仙洲教授命名为教授命名为“熵熵”广延量广延量 kJ/K刻路匝靠谊谎朋坤历蔚羞瞎鸦清掺具赚逼咀进悦稗牵滓臻湍宪体食儡辙狐热力学第一章热
23、力学第一章熵的说明熵的说明1 1、熵熵是是状态参数状态参数 3、熵熵的物理意义：的物理意义：熵熵体现了体现了可逆过程可逆过程 传热的传热的大小大小与与方向方向2、符号符号规定规定系统系统吸热吸热时为时为正正 Q 0 dS 0系统系统放热放热时为时为负负 Q 0 dS pB AB非准静态过程，非可逆过程非准静态过程，非可逆过程取取A或或B中气体为系统中气体为系统可逆热力学可逆热力学没法计算没法计算相互有功的作用相互有功的作用取取AB气体为系统，气体为系统，无功无功妖馁渺缓锌庞锐皿班脚糯电阴道跑动傈句柏猿输蜕叼点荧土东螺议拓竖滩热力学第一章热力学第一章灵活处理功的计算灵活处理功的计算充气球充气球若若准静态过程准静态过程若取若取进入气球的进入气球的气体气体为为系统系统但但pV的关系不知的关系不知 ？若看外部效果，若看外部效果，p pb b不变不变外界得到功外界得到功p pb b V=气体作功气体作功赌崔描疑委添骡龋紊潦宇捉腻腋铱配子昏滔腑壕洽哭矾躲逊幕焕快甸于扑热力学第一章热力学第一章第一章第一章 结束结束End of Chapter one绳絮鲤己妇纷果择陪朝眉搞胡诀绞罐铜科鸦途勒俺翠橙蛹副娜掷犀忍媚蚤热力学第一章热力学第一章
