工程热力学读书笔记（注释）

1、 2011/6/1第一部分：绪论1、工程热力学工程热力学是研究热能有效利用及其热能与其他形式能量转换规律的科学。2、热力学分类工程热力学（热能与机械能），物理热力学，化学热力学等3、热力装置的共同特点热源和冷源、工质、容积变化功、循环4、热效率5、工程热力学研究容能量转换的基本定律，工质的基本性质和热力过程，热工转换设备及其工作原理，化学热力学基础。6、工程热力学研究方法（1）宏观方法：连续体(continuum)，用宏观物理量描述其状态，其基本规律是无数经验的总结（如：热力学第一定律）。 特点：可靠，普遍，不能任意推广 经典 （宏观,平衡）热力学（2）微观方法：从微观粒子的运动及相互作用角度

2、研究热现象及规律 特点：揭示本质，模型近似 微观（统计）热力学第一章：基本概念1、热力系统（1）热力系统(热力系、系统)：人为指定的研究对象（如：一个固定的空间）； （2）外界：系统以外的所有物质；（3）边界(界面)：系统与外界的分界面；（4）系统与外界的作用都通过边界；（5）以系统与外界关系划分： 有 无是否传质 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（6）简单可压缩系统只交换热量和一种准静态的容积变化功；2、状态和状态参数（1）状态：某一瞬间热力系所呈现的宏观状况（2）状态参数：描述热力系状态的物理量（3）状态参数的特征：l 状

3、态确定，则状态参数也确定，反之亦然l 状态参数的积分特征：状态参数的变化量与路径无关，只与初终态有关l 状态参数的微分特征：全微分（4）强度参数与广延参数l 强度参数：与物质的量无关的参数，如压力 p、温度Tl 广延参数：与物质的量有关的参数可加性,如 质量m、容积 V、能（也称之为：热力学能） U、焓 H、熵S3、基本状态参数（1）压力 p ( pressure )l 物理中压强，单位: Pa (Pascal), N/m2。l 绝对压力与环境压力的相对值相对压力；l 只有绝对压力 p 才是状态参数；l 大气压随时间、地点变化；（2）温度 T ( Temperature )传统：冷热程度的度量

4、。感觉，导热，热容量；微观：衡量分子平均动能的量度；热力学第零定律（R.W. Fowler in 1931），如果两个系统分别与第三个系统处于热平衡，则两个系统彼此必然处于热平衡。如果两个系统分别与第三个系统处于热平衡，则两个系统彼此必然处于热平衡。处于同一热平衡状态的各个热力系，必定有某一宏观特征彼此相同，用于描述此宏观特征的物理量温度。温度是确定一个系统是否与其它系统处于热平衡的物理量。（3）比容 v ( specific volume )工质的稀疏程度。l m3/kg4、平衡状态（1）定义：在不受外界影响的条件下（重力场除外），如果系统的状态参数不随时间变化，则该系统处于平衡状态。（2）

5、几种平衡状态l 热平衡Thermal equilibrium : if the temperature is the same throughout the entirel 力平衡Mechanical equilibrium : if there is no change in pressure at any point of the system with timel 相平衡Phase equilibrium : when the mass of each phase reaches an equilibrium level and stays therel 化学平衡Chemical equ

6、ilibrium : if its chemical position does not change with time. That is, no chemical reactions occur.（3）平衡的本质平衡的本质是不存在不平衡势。l 温差热不平衡势l 压差力不平衡势l 相变相不平衡势l 化学反应化学不平衡势l 稳定不一定平衡，但平衡一定稳定l 平衡不一定均匀，单相平衡态则一定是均匀的（4）为什么引入平衡概念？如果系统平衡，可用一组确切的参数（压力、温度）描述。但平衡状态是死态，没有能量交换，为此，引入准静态过程。5、状态方程、坐标图（1）状态公理l 对组元一定的闭口系，独立状态参

7、数个数N=n+1；l 独立参数数目N=不平衡势差数 =能量转换方式的数目=各种功的方式+热量= n+1（n为容积变化功、电功、拉伸功、表面力功等）；l 只交换热量和一种准静态的容积变化功，简单可压缩系统：N=n+1=2；（2）状态方程l 基本状态参数（p,v,T)之间的关系，其方程的形式取决于工质的性质。l 理想气体的状态方程：PV=mRT（3）座标图常见p-v图和T-s图6、准静态过程、可逆过程（1）准静态过程（2）准静态过程的工程条件l 破坏平衡所需时间（外部作用时间） 恢复平衡所需时间（驰豫时间）l 有足够时间恢复新平衡称之为准静态过程，一般的工程过程都可认为是准静态过程。（3）准静态过

8、程的容积变化功l w =pdvl 准静态容积变化功的说明1）单位为 kJ 或 kJ/kg 2） p-V 图上用面积表示3）功的大小与路径有关， 过程量Path function4）统一规定：dV0，膨胀 ,对外作功（正）； dV 0 dS 0系统放热时为负 Q 0 dS 03）熵的物理意义：熵体现了可逆过程传热的大小与方向4）用途：判断热量方向计算可逆过程的传热量（5）示功图与示热图9、热力循环（1）热力循环热力系统经过一系列变化回到初态，这一系列变化过程称为热力循环。（2）两种循环发动机 制冷（3）循环评价指标第二章：热力学第一定律1. 热力学第一定律的本质（1）本质：能量转换及守恒定律在热

9、过程中的应用（2）闭口系循环的热一律表达式：，要想得到功，必须花费热能或其他能量。热一律又可表述为“第一类永动机是不可能制成的”2. 热力学第一定律推论能3. 闭口系能量方程4. 开口系能量方程5.稳定流动能量方程6. 稳定流动能力方程的应用举例第三章:理想气体的性质和过程1.理想气体状态方程2.比热容3. 理想气体的u、h、s和热容5. 研究热力学过程的目的和方法6.理想气体的等熵过程7. 理想气体热力过程的综合分析8. 活塞式压气机的压缩过程分析第四章：热力学第二定律1. 热二定律的表述与实质2. 卡诺循环和卡诺定理3.克劳修斯不等式4. 熵5. 孤立系统熵增原理6. 熵方程7.Ex及其计

10、算第五章：气体动力循环1.活塞式燃机动力循环2.活塞式燃机循环比较3.斯特林循环4.柏雷登循环5. 提高勃雷登循环热效率的其他措施第六章 水和水蒸气的性质1.纯物质的热力学面及相图2.汽化与饱和3.水蒸气的定压发生过程4.水和水蒸气状态参数及其图表5.水蒸气的热力过程第七章 蒸汽动力循环1.郎肯循环2.实际蒸汽动力循环分析3.蒸汽再热循环4.蒸汽回热循环5.热电联产循环第八章： 制冷（致冷）循环1. 空气压缩制冷循环2.蒸汽压缩制冷循环3.热泵4.吸收式制冷循环5.制冷剂第九章： 理想混合气体和湿空气1.混合气体的成分2. 分压定律和分容定律3.混合气体的参数计算4. 同T同P下理想气体绝热混合熵增5.湿空气的性质6.湿空气的焓、熵和