绪论热力学体系热力学状态平衡状态单位制ppt课件

1、 绪绪 论论 热力学体系热力学体系 热力学形状热力学形状 平衡形状平衡形状 单位制单位制 经过引见本课程的内容和特点，引经过引见本课程的内容和特点，引起学生对该课程的注重。引见热力起学生对该课程的注重。引见热力学的根本概念。学的根本概念。 热力学根本概念的引见热力学根本概念的引见 热力学体系和单位制换算热力学体系和单位制换算 2/2第一篇第一篇 工程热力学根底工程热力学根底01 自然界中的能源及热能的利用自然界中的能源及热能的利用绪论绪论 自然界中可以供人们运用的能源: 风能、水能、太阳能、地热能、燃料的化学能及原子核能等 直接被人们利用的能源：风能和水能 以热能方式利用的能源：其它 热能利用

2、的两种根本方式： 直接利用和间接利用 在热能的间接利用中，能量的转换往往是能量利用的前提，各种热动力安装将热能转化为机械能，经过动力机带动发电机，最后转换成电能的方式利用，电能具有保送和运用方便等优点。 有关能量及其相互转换规律的知识即工程热力学的知识。02 热力学及热力工程的开展简史热力学及热力工程的开展简史 远古时代的钻木取火，我国在12-13世纪就有用火力来产生旋转运动的走马灯，运用火药向后喷气加速箭的飞行记载。18世纪发明蒸汽机，实现了热能向机械能的转换。但是，由于蒸汽机笨重、效率不高等缺陷，因此促使人们对于水和蒸汽以及其它物质的热力性质进展研讨；与此同时，卡诺对如何提高热效率，迈耶、

3、焦尔等人对热与功的转换规律进展了大量实验，从而建立了热力学两个根本定律。 在热力学有关实际的指点下，于19世纪末期，遂发明了内燃机及蒸汽轮机，内燃机具有效率高、分量轻的优点，蒸汽轮机那么具有效率高、功率大的优点。内燃机及蒸汽轮机的出现，极大地促进并开展了热力学中热力过程和热力循环的研讨。而蒸汽轮机又推进了高参数蒸汽性质及高速气流等问题的研讨，使热力学两个定律运用于工程实践中，构成了工程热力学学科。 03 工程热力学的研讨对象及其主要内容工程热力学的研讨对象及其主要内容工程热力学包括的内容如下：工程热力学包括的内容如下： 一、研讨工质的热力性质：一、研讨工质的热力性质： 热功转换的媒介，叫做任务

4、介质，简称工热功转换的媒介，叫做任务介质，简称工质。如蒸汽机中的蒸汽，内燃机、涡轮喷质。如蒸汽机中的蒸汽，内燃机、涡轮喷气发动机中的空气和燃气等。气发动机中的空气和燃气等。二、研讨能量之间的转换规律及其运用二、研讨能量之间的转换规律及其运用第一章第一章 根本概念及气体的根本性质根本概念及气体的根本性质11 热力学体系热力学体系一、体系、外界一、体系、外界在分析热力学问题时，按研讨义务的详细要求，在分析热力学问题时，按研讨义务的详细要求，选取一定范围内的物质作为研讨对象，该研讨选取一定范围内的物质作为研讨对象，该研讨对象叫做热力学体系或简称体系。与体系发生对象叫做热力学体系或简称体系。与体系发生

5、作用，但不列为研讨对象的物质，叫做外界。作用，但不列为研讨对象的物质，叫做外界。体系与外界间的界限，叫做分界面。分界面可体系与外界间的界限，叫做分界面。分界面可以是真实的，也可以是假想的；可以是固定的，以是真实的，也可以是假想的；可以是固定的，也可以是胀缩的或运动的。也可以是胀缩的或运动的。分界面实例：分界面实例：图图111表示封锁在气缸中的气体作为研讨表示封锁在气缸中的气体作为研讨对象时，气缸和活塞的内壁面就是真实的分对象时，气缸和活塞的内壁面就是真实的分界面，而活塞顶部却又是可以胀缩的或运动界面，而活塞顶部却又是可以胀缩的或运动的分界面。图的分界面。图112表示气体不断从截面表示气体不断从

6、截面11流进，在遭到叶轮的作用下，压力必升流进，在遭到叶轮的作用下，压力必升高，并不断从截面高，并不断从截面22流出。假设选取进、流出。假设选取进、出口截面之间的气体作为研讨对象，那么进、出口截面之间的气体作为研讨对象，那么进、出口截面出口截面11和和22是假想的，固定的分界是假想的，固定的分界面，壳体的内壁是真实的，固定的分界面。面，壳体的内壁是真实的，固定的分界面。 三、体系的分类三、体系的分类 1、闭口体系、闭口体系 体系和外界之间，可以有功的交换和热量的体系和外界之间，可以有功的交换和热量的交换，但没有物质交换，这种体系叫闭口体交换，但没有物质交换，这种体系叫闭口体系。闭口体系的质量坚

7、持恒定，所以闭口体系。闭口体系的质量坚持恒定，所以闭口体系又叫控制体系。图系又叫控制体系。图111所示所示 2、开口体系、开口体系 体系和外界之间，不仅可以有功的交换和热体系和外界之间，不仅可以有功的交换和热量的交换，而且还有物质的交换，这种体系量的交换，而且还有物质的交换，这种体系叫开口体系，开口体系中能量的交换和物质叫开口体系，开口体系中能量的交换和物质的交换是在某划定的空间范围内进展的，所的交换是在某划定的空间范围内进展的，所以开口体系又叫做控制容积或控制体。图以开口体系又叫做控制容积或控制体。图112所示所示 3、绝热体系、绝热体系 假设体系和外界之间没有热量交换，那么叫假设体系和外界

8、之间没有热量交换，那么叫做绝热体系。做绝热体系。 4、孤立体系、孤立体系 假设体系与外界之间，既没有功和热量的交假设体系与外界之间，既没有功和热量的交换，又没有物质的交换，那么叫做孤立体系。换，又没有物质的交换，那么叫做孤立体系。 12 热力学形状热力学形状 平衡形状平衡形状 一、热力学形状形状一、热力学形状形状 在某一指定的瞬间，热力学体系所处的宏在某一指定的瞬间，热力学体系所处的宏观物理形状，或者是热力学体系所具有的观物理形状，或者是热力学体系所具有的物理特性的总标志。物理特性的总标志。 二、形状参数二、形状参数 描画体系形状的物理量，叫做形状参数。描画体系形状的物理量，叫做形状参数。 如

9、温度、压力等。如温度、压力等。 三、平衡形状 闭口体系在没有外界影响的条件下，假设体系各部分的形状不随时间而改动，即体系宏观性质的物理量，例如压力和温度等，在恣意两个瞬时比较，其结果是一样的，那么该体系就是处于热力平衡形状，或简称平衡形状，否那么就叫做不平衡形状。如图111 平衡形状是动态平衡，平衡形状必需满足的条件是热平衡、力平衡和化学平衡。 13 单位制单位制 为了得到热力学准确的计算数据，弄清楚为了得到热力学准确的计算数据，弄清楚各个物理量的单位是很重要的。由于各个各个物理量的单位是很重要的。由于各个物理量之间存在着一定的关系，所以把某物理量之间存在着一定的关系，所以把某些量作为根本量，

10、并规定某一单位作为根些量作为根本量，并规定某一单位作为根本单位。而其他的物理量作为导出量，其本单位。而其他的物理量作为导出量，其所具有的单位，那么称之为导出单位。顾所具有的单位，那么称之为导出单位。顾名思义，导出量是根据物理定律从根本量名思义，导出量是根据物理定律从根本量推导出来的，导出单位也就可以由根本单推导出来的，导出单位也就可以由根本单位的相乘、相除的方式所构成，国际上正位的相乘、相除的方式所构成，国际上正在推行和采用的国际单位制，简称国际制在推行和采用的国际单位制，简称国际制或或SI制。制。 国际单位制单位和工程制单位 两种单位制的单位间的换算关系，可根据千克力的定义并按牛顿第二运动定律导出为：）（或（质量）fkgNs