工程热力学：2-基本概念1

1、Basic Conceptions第一章 基本概念2第一章 基本概念及定义1-2. 热力系统1-3. 工质的热力学状态及其基本状态参数1-4. 平衡状态、状态方程式和坐标图1-5. 工质的状态变化过程1-7. 热力循环1-6. 热量和功1-1. 研究对象的模型化31-1. 研究对象的模型化模型： 根据需要，对研究的对象合理近似或抽象。模型化是科学研究的第一步也是最重要的一步4系统（热力系统，thermodynamic system, system ）外界（环境，surrounding ）边界（ boundary ）系统与外界的分界域人为分离出来，作为研究对象的有限物质系统。系统之外的一切物质系

2、统边界外界1-2.热力系统（热力系、系统、体系）5外界实际指对系统有显著影响的物质系统系统、外界、边界的说明 ”有限物质” 指宏观系统，不适于微观和宇观世界。取气体为系统实体物质蒸汽：几何区域场取蒸汽通过的几何区域为系统系统 6系统、外界、边界的说明取气体不包括重力场为系统的边界 系统只能通过边界与外界发生相互作用。取气体包括重力场为系统的边界几何面几何体边界热力学中系统与外界的相互作用包括交换质量和交换能量两种形式7系统、外界、边界的说明涡轮蒸汽：虚拟变形虚拟固定刚性移动刚性固定边界可以刚性或变形固定或移动实际或虚拟 8闭口系（控制质量, closed system）1-2. 热力系统开口系

3、（控制体积, open system） 与外界无质量交换闭口系： 与外界有质量交换 无质量交换可能量交换开口系：9孤立系（isolated system）1-2.热力系统 与外界既质量交换也无能量交换 无质量、能量交换孤立系：孤立系：开口系：外界 无质量、能量交换系统与外界构成孤立系无热量交换绝热系绝热系： 1刚性绝热气缸-活塞系统，B侧设有电热丝 红线内闭口绝热系黄线内不包含电热丝闭口系黄线内包含电热丝闭口绝热系兰线内孤立系热力系示例闭口系2刚性绝热喷管取红线为系统取喷管为系统开口系绝热系?12微观态：系统由大量（N个）作不规则热运动粒子构成，6 N个粒子的位置与速度坐标构成系统的微观状态量

4、。微观状态量确定的状态称系统的微观态。状态：由状态量取确定值描述的系统宏观状况状态量（状态参数）：描述系统宏观特征的可测（直接或间接）物理量（密度、压力、温度、体积、能量等）。状态是状态参数的“单值函数”，与达到状态路径无关1-3. 工质的热力学状态及其基本状态参数一一对应13状态与达到状态路径无关状态1=状态2=状态3秋天夏天冬天温度 T（Temperature）六个主要状态参数焓 H（Enthalpy）比体积 v（Specific volum）压力 p（Pressure）内能 U（Internal energy）熵 S（Entropy）基本状态参数：可直接测量，使用最多强度量广延量基本状态

5、参数密度强度量与物质的量无关的参数强度量：均匀非均匀 无可加性点的强度量为宏观无限小微观无穷大体积内微观粒子的统计平均量。宏观上系统可视为无穷多点连续分布组成的连续介质。连续介质模型均匀系非均匀广延量与物质的量有关的参数，有可加性定义比参数比参数是强度量密度的量测与化学平衡A(Air)B(NO2)化学平衡态扩散若孤立系密度的量测与相平衡相平衡态时方可求密度孤立系H2O(液)_BH2O(汽)_A压力的测量与力平衡液体密度假定常量气压假定不随高度变表压力表压力力平衡态绝对压力环境压力环境压力压力即为物理学的压强压力 (pressure)环境压力（surround absolute pressure

6、)绝对压力 (absolute pressure)表压力 (gauge pressure)真空度（ vacuum pressure)表压力 ,真空度为压力计读数均为正数环境压力常为大气压（随时间、地点变化。）压力 的单位常用单位： 1 bar = 105 Pa 1 MPa = 106 Pa 1 kPa = 103 Pa 1 atm = 760 mmHg = 1.013105 Pa 1 at =10 mH2o = 9.80665104 Pa物理中压力单位: Pa , N/m2环境压力不一定为大气压加压压力罐压力室压力表温度的量测与热平衡气体温度计 孤立系温泡刚性透热壁测温物理量pc不再变化绝热壁

7、热平衡热接触温度的热力学定义温度是确定一个系统是否与其它系统处于热平衡态的物理量处于热平衡状态的系统温度相等 绝热壁刚性透热壁热接触的两个系统的测温物理量不再变化时，系统处于热平衡态。热力学第零定律（1931，Fowler 美国） 透热壁两个系统（A)(B）分别与第三个系统(C)处于热平衡，则这两个系统彼此也必然处于热平衡 绝热壁？原电池原理铜棒和锌棒分别与硫酸处于静电平衡，但铜棒和锌棒并不静电平衡锌棒铜棒稀硫酸溶液1889年9月20日，第一届国际计量大会根据瑞士制造的米原器，给 “米”的定义是：“0时，巴黎国际计量局的截面为X形的铂铱合金尺两端刻线记号间的距离” 1983年第17届国际计量大

8、会将“米”定义为：“米是光在真空中1299792458秒时间隔内行程的长度”存放于法国巴黎的由铂铱合金制成的国际千克原器为“千克”的标准。温标温度数值化的标准人为规定数值温标的要素：测温物质 （水银，铂电阻）测温基准点（冰点、沸点、三相点） 测温物理量（液柱高，阻值）测温函数 （线性、非线性）人为规定标准具有：人为性、唯一性，稳定性经验温标测温物质 （水银）水冰点测温物理量（液柱高 z）测温函数 （线性）-273.15 0Celsius: 0100 水银温度计的标定：沸点测温基准点沸点100冰点依赖测温物质理想气体温标测温物质 （氢气或氦)水三相点测温物理量（p）测温函数 （线性）273.16

9、K定容温度计的标定：测温基准点温泡三相点温度的选择p摄氏温标理想气体温标水冰点沸点0K273.16K三相点取由取摄氏理想理想气体温标与容器气体质量有关与气体种类无关，但只能在气态范围有效与气体种类有关热力学（绝对）温标（ K ）R：可逆卡诺热机；Q0、Q 为 R 工作过程中与 T热、T0 交换的热量；T热、T0 ：两个热源温度热力学温标不依赖测温物质，恒大于零，但无法实施，可证在理想气体测温范围内两者一致RR热力学温标等于理想气体温标 可以证明(第五章)在理想气体温标测温范围内热力学温标等于理想气体温标国际实用温标（）绝对K摄氏 100373.150.01273.160273.15-273.1

10、5冰点沸点规定摄氏温标 国际实用温标规定用气体温计测出一系列固定平衡点（如金凝固点），在这些点之间用规定的基准仪器和相应的内插和外推公式测温使之尽可能接近热力学温标。华氏温标和朗肯温标（自学）三相点国际实用温标（1990）线性温标的换算要点：测温变量相同任意点与固定点测温变量温标1任意点与固定点读数温标2任意点与固定点读数水三相点是指纯水的气、液、固三相平衡共存的状态，它有唯一一确定的饱和蒸汽压强（0.6113kPa）冰39问题1。 海洋蕴藏巨大能量，可否作为能源?4。热机运行一般包括哪几大部件？5。外燃机与内燃机的主要区别是什么 ？3。 从工程应用角度看，热力学有几大定律？2。工程热力学研究方法属宏观法还是微观法?40判断正误1.外界实际指对系统有影响的物质2.质量保持恒定的系统是闭口系5.比体积是广延量6.环境压力指外界大气压3.开口系一定是非绝热系4.只有平衡态下才能定义状态量41判断正误1.热力学第零定律表明温度可作为判别热平衡的状态量2.温度基准点与测温函