工程热力学基本知识

1、为什么有的机械省油？有的机械费油,为什么有的汽车加速性能好？有的差,为什么有的机械或车辆舒适性差？有的好,什么因素影响制动性能,我们通过对工程机械性能及影响因素的研究，从,中找出提高性能的方法,第,0,章,工程热力学基本知识,第一节,基本概念,一、热力系统,1,系统,system,与边界,boundary,热力系统,热力系、系统,人为分割出来，作为,热力学研究对象的有限物质系统,系统,外界,系统以外的所有物质,边界,界面,系统与外界的分界面,边界特性,真实、虚构,固定、活动,第,0,章,工程热力学基本知识,第一节,基本概念,一、热力系统,1,系统,system,与边界,boundary,第,0

2、,章,工程热力学基本知识,第一节,基本概念,一、热力系统,热力系统分类以系统与外界关系划分,是否传质,开口系,闭口系,是否传热,非绝热系,绝热系,是否传功,非绝功系,绝功系,是否传热、功、质,非孤立系,孤立系,1,系统,system,与边界,boundary,第,0,章,工程热力学基本知识,第一节,基本概念,一、热力系统,2,工质,定义,实现热能和机械能相互转化的媒介物质,对工质的要求,1,膨胀性,2,流动性,3,热容量,4,稳定性，安全性,5,对环境友善,6,价廉，易大量获取,物质三态中,气态,最适宜,第,0,章,工程热力学基本知识,第一节,基本概念,一、热力系统,3,热源,定义：工质从中吸

3、取或向之排出热能的物质系统,高温热源（热源,heat,source,低温热源（冷源,heat,sink,恒温热源,constant,heat,reservoir,变温热源,第,0,章,工程热力学基本知识,第一节,基本概念,二、气体状态参数与状态方程,1,温度与温标,温度是表征物体冷热程度的物理量。温度的,数值表示被称为温标,摄氏温标：代表符号为,t,单位,开氏温标（绝对温标）：代表符号为,T,单位,为,K,T=t+273,15,华氏温标：T = 1.8t + 32,你所知道的最高温度和最低温度是多少,第,0,章,工程热力学基本知识,第一节,基本概念,二、气体状态参数与状态方程,2,压力,气体压

4、力是分子撞击容器内壁的结果，代表符,号,P,压力的单位是什么,相对压力？绝对压力？真空度,第,0,章,工程热力学基本知识,表压力,p,e,真空度,p,v,p,0,p,e,p,p,v,当,p,p,0,当,p,p,0,p,e,p,p,p,0,v,p,p,p,0,第一节,基本概念,二、气体状态参数与状态方程,2,压力,第,0,章,工程热力学基本知识,第一节,基本概念,二、气体状态参数与状态方程,3,比容,单位质量物质所占的容积，称为比容，代表符,号,V,单位,m,3,kg,第,0,章,工程热力学基本知识,第一节,基本概念,二、气体状态参数与状态方程,4,理想气体状态方程,R,T,pv,R,T,v,p

5、,T,v,p,2,2,2,1,1,1,第,0,章,工程热力学基本知识,第一节,基本概念,三、比热与绝热指数,单位体积或质量的物体（物质）温度升高1所需的,热量,不同的物质比热不同，同一种物质在不同状态、不同,的热力过程中，比热也不同,问题：在定压状态下加热,1,公斤气体升高,1,定容状,态下加热升高1，哪种需要的热量多,R,c,c,v,p,v,p,c,c,k,第,0,章,工程热力学基本知识,第一节,基本概念,四、熵及温熵图,热力过程时的温度,熵是导出的一个状态参数，它的定义式是,T,dq,ds,系统与外界交换的（微元）热量,第,0,章,工程热力学基本知识,第一节,基本概念,四、熵及温熵图,温熵

6、图：温熵图也叫示热图。在该图中可以看出,工质在循环过程中放热或者吸热的情况,Tds,dq,s,f,T,ds,s,f,q,s,s,2,1,第,0,章,工程热力学基本知识,第一节,基本概念,五、热力过程,工质参数,P,V,T,的一系列状态变化过程称,为热力过程,用手推动活塞和放松活塞，加热气缸活塞会,向外走，冷却气缸活塞向内走，都是一个热力过,程,P,1,F,P,2,f,P,1,V,1,P,2,V,2,第,0,章,工程热力学基本知识,第一节,基本概念,六、压容坐标图及功量,P,0,V,2,1,d,V,V,V,P,W,P,1,V,1,P,2,V,2,P,1,V,1,P,2,V,2,V,RT,P,W,

7、2,1,d,V,V,V,P,W,由于,用两个独立的状态参数可以确定气,体的状态,R,T,pv,第,0,章,工程热力学基本知识,第一节,基本概念,七、循环和循环功,循环,循环是指气体经过几个过程又回到其起始的状态,循环的整个过程在压容图上构成一个闭合的曲线,O,P,2,V,2,P,1,V,1,P1,P2,V1,V2,在这个循环中，气体状态从起始,状态,P,1,V,1,到,P,2,V,2,又原路返回到,P,1,V,1,外界对系统作功和系统对外,作功完全相等，净功为,零,O,P,2,V,2,P,1,V,1,P1,P2,V1,V2,这个循环中，工质对外作,正,功,系统对外界作了功，系统向外界吸,收了热

8、量。这个循环是顺时针进行,常称为,正循环,第,0,章,工程热力学基本知识,第一节,基本概念,七、循环和循环功,W,Q,Q,2,1,2,1,0,Q,Q,W,Q,W,高温热源,Q,1,Q,2,低温热源,第,0,章,工程热力学基本知识,第一节,基本概念,七、循环和循环功,W,Q,Q,2,1,2,1,0,Q,Q,W,Q,W,高温热源,Q,1,Q,2,低温热源,1,2,1,1,2,1,1,Q,Q,Q,W,Q,Q,Q,t,第,0,章,工程热力学基本知识,第一节,基本概念,七、循环和循环功,P,V,O,P1,P2,V1,V2,P,2,V,2,P,1,V,1,_,W,高温热源,Q,1,Q,2,低温热源,这个循环是逆时针进行，通常称为,逆循环。工质对外作负功（外界对系,统作了功），系统向外界放出热量,W,W,Q,Q,2,1,第,0,章,工程热力学基本知识,第二节,热力学基本定律,一、热力学第一定律,能量守衡定律,W,u,q,热量可以从一个物体传递到另一个物体，也,可以与机械能或其他能量互相转换，但是在转,换过程中，能量的总值保持不变,第,0,章,工程热力学基本知识,第二节,热力学基本定律,二、热力学第二定律,1,克劳修斯表述：不可能把热量从低温物体传向高,温物体而不引起其它变化,不可能