《高等工程热力学》PPT课件

1、高 等 工 程 热 力 学,动 力 工 程 系,工 程 热 物 理,潘洪亮,2004.9,工程热力学复习,1、基本概念,1）、工质,热能转换为机械能（或是其他能量） 的中间媒介物质,2）、状态,工质在热力变化过程中的某一瞬间 所呈现的宏观物理状况称为工质的 热力学状态。简称状态,例如,水蒸气,氨等等,分类,和外界只有能量交换而无物质 交换,既有能量交换又有物质交换,热力系统和外界无热量交换,3）、热力系统,人为分割出来作为热力学分析对象的 有限物质系统,开口系统,绝热系统,闭口系统,孤立系统,热力系统和外界既无能量交换， 又无物质交换,4）、平衡状态,5）、准平衡过程,热力学系统进行能量转换的

2、过程中，如果过 程进行的相对缓慢，工质在平衡被破坏后能过自 动回复平衡所需的时间（驰豫时间）很短，工质 有足够的时间来回复平衡，随时都不致显著偏离 平衡状态，那么，这个过程就叫准平衡过程。又 叫准静态过程,6）、可逆过程,当工质经历某一热力学过程后如果有可能使工质沿 相同的路径逆行而回复到原来的状态，并使相互作用中 所涉及的外界也回复到原来的状态而不留下任何改变， 则这个过程就叫可逆过程,可逆过程与准平衡过程的区别,1、准平衡过程只是着眼于工质内部的平衡，有无外 部机械摩擦对工质内部的平衡并无关系，准平衡过程 进行时可能发生能量的耗散,2、可逆过程则是分析工质和外界作用产生的总效果， 不仅要求

3、工质内部平衡，而且要求工质与外界的作用可以 无条件的逆复，过程进行时不存在任何耗散,7）、焓,工质所具有的热力学能和推动功的和,8）、熵（entropy,定义于,可逆过程的换热量,工质温度,第一章 热力学系统的平衡,1.1平衡的概念，自发变化和稳定性的准则,一、例子： 一个由隔板分开的 容器中分别装有两种气 体，如果移去隔板，回 答下列的问题,4）如果反应能够进 行，那么这些气 体的最终组成成 分是什么,2）如果产生混合则 在什么情况下状 态才不再进一步 发生变化 ,3）如果考虑到这些 气体之间的化学 反应，那么在这 个条件下反应能 否进行,1） 这些气体是保持 原来分隔开的状 态不变还是产生

4、 混合,二、关于平衡的概念,如果一个热力学系统有 自发的状态变化，我们 就说这个系统处于不平 衡状态中,一个热力学系统如果没 有引起状态变化的非平 衡趋势，我们就说这个 系统处于平衡状态之 中,功量 热量 质量,传递,1 平衡状态,2 不平衡状态,一个热力系统，如果在不受外界影响条件下，系统的状态能够始终保持不变，则系统的这种状态称为 平衡状态,包括多种平衡,在工程热力学中，平衡的概念如下,返回,处于热力平衡状态的系统，只要不受外界影响, 它的状态就不会随时间改变，平衡也不会自发地破 坏；相反地，若系统受到外界影响，则不能保持平 衡状态,只有在系统内或是系统与外界之间的一切不平衡 的作用都不存

5、在时，系统的一切宏观变化方可以停止， 此时热力系统所处的状态才是热力平衡状态,综合两方面,电势引起的电流 温差引起的热流 压差引起的功传递 浓度差引起的质量流,存在各 种不平 衡趋势,举例,作稍微深入一步的研究可知，所谓的系统平衡状 态都指的是动态平衡，其主要特点如下,1）系统的宏观指数,压力,温度,比容,熵,不发生变化,焓,2）当系统为单组分多相系统时，表达宏观性质的状 态特性可能在不同的相中有不同的数值,4）当系统处于恒定的外力场中，系统的特性值在不 同的位置处有不同值,概括以上四条，平衡状态是指在没有外界的影响下系统的 状态不随时间改变。均匀指不随地点而改变。但对气相和液 相系统，达到平

6、衡时系统也是均匀的,3）当系统为多组分多相系统时，同组分的各相之间 有不同的特性值，而且各相中的各个组成成分之 间的浓度也可以不一样，但不随时间变化的规律 仍然成立,6）宏观的热动平衡并不意味着微观的平衡,7）系统从不平衡状态转到平衡状态所需要的时间称 为迟豫时间。迟豫时间的长短主要取决于迟豫过 程的性质,8）宏观平衡状态中起伏的大小与系统中的分子数有 关，分子数越多，起伏就越小。所以，热动平衡 是在有限体积系统的基础上建立起来的。这说明 热动平衡的观点也与所取时间间隔和有限体积中 所包含的分子数有关,5）达到热动平衡的系统，如果没有外界作用，将一 直停留在这个平衡状态，没有时间的限制,分 类,2 稳定平衡,1 亚稳平衡,3 不稳平衡,4 随迂平衡,2、平衡的类别,9）从宏观的观点看，平衡状态要求所有的能量位 在整个系统是一致的，否则就会发生能量流动,研究方法,虚过程,我们想象由于系统的一个或是几个特性的小的 有限的变化，引起了系统状态的转换