工程热力学第讲修正

工程热力学第讲修正第一页，共四十一页，2022年，8月28日一般过程p1

=p0+重物p，Tp0T1

=T0突然去掉重物最终p2

=p0T2

=T0pv12..第二页，共四十一页，2022年，8月28日准静态过程p1

=p0+重物p，Tp0T1

=T0假如重物有无限多层每次只去掉无限薄一层pv12...系统随时接近于平衡态第三页，共四十一页，2022年，8月28日准静态过程有实际意义吗？既是平衡，又是变化既可以用状态参数描述，又可进行热功转换疑问：理论上准静态应无限缓慢，工程上怎样处理？第四页，共四十一页，2022年，8月28日准静态过程的工程条件破坏平衡所需时间（外部作用时间）恢复平衡所需时间（驰豫时间）>>有足够时间恢复新平衡

准静态过程第五页，共四十一页，2022年，8月28日准静态过程的工程应用例：活塞式内燃机2000转/分曲柄2冲程/转，0.15米/冲程活塞运动速度=200020.15/60=10m/s压力波恢复平衡速度（声速）350m/s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）一般的工程过程都可认为是准静态过程具体工程问题具体分析。第六页，共四十一页，2022年，8月28日实施准平衡过程的条件推动过程进行的不平衡势为无限小.(力,热)第七页，共四十一页，2022年，8月28日4热力过程及热力循环热力循环封闭的热力过程称为热力循环.

热力系从某一初始状态出发经历一系列状态变化后又回到初态.正循环(热机循环)逆循环(制冷循环)第八页，共四十一页，2022年，8月28日高温热源热机低温热源Q1Q2W循环效率高温热源热机低温热源Q1Q2W制冷系数第九页，共四十一页，2022年，8月28日例题氧气瓶的体积V=0.02m3,瓶中氧气的绝对压力为P=15MPa,温度为30℃.问瓶中盛有多少千克氧气?如果在气焊时用去了1/3(按质量计),而温度不变,问瓶中氧气的压力是多少?第十页，共四十一页，2022年，8月28日作业1-51-61-14做在作业本上,下周一交第十一页，共四十一页，2022年，8月28日§1-6热力循环要实现连续作功，必须构成循环定义：

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。不可逆循环分类：可逆过程不可逆循环可逆循环第十二页，共四十一页，2022年，8月28日正循环pVTS净效应：对外作功净效应：吸热正循环：顺时针方向2112第十三页，共四十一页，2022年，8月28日逆循环pVTS净效应：对内作功净效应：放热逆循环：逆时针方向2112第十四页，共四十一页，2022年，8月28日正向热力循环的评价指标正循环：净效应（对外作功，吸热）WT1Q1Q2T2动力循环：热效率第十五页，共四十一页，2022年，8月28日逆向热力循环的评价指标逆循环：净效应（对内作功，放热）WT0Q1Q2T2制冷循环：制冷系数制热循环：制热系数第十六页，共四十一页，2022年，8月28日

第二章

热力学第一定律第十七页，共四十一页，2022年，8月28日闭口系循环的热一律表达式

开口系能量方程热力学能（内能）推动功和流动功焓容积变化功w技术功wt轴功ws流动功(pv)第十八页，共四十一页，2022年，8月28日§2-1热力学第一定律的本质

热力学第一定律

能量转换与守恒定律本质：能量转换及守恒定律在热过程中的应用第十九页，共四十一页，2022年，8月28日表述：1在任何发生能量传递和转换的热力过程中，传递和转换前后能量的总量维持恒定。2永动机是不可能制造成功的第二十页，共四十一页，2022年，8月28日2-2功热力与外界传递能量的方式：做功，传热第二十一页，共四十一页，2022年，8月28日功是物系间相互作用而传递的能量。单位：焦耳，J功的正负正：系统对外界作功负：外界对系统作功比功w，总功W第二十二页，共四十一页，2022年，8月28日准平衡过程中的膨胀功示功图：第二十三页，共四十一页，2022年，8月28日2-3热热力系与外界之间依靠温差传递的能量正：热力系吸热 负：热力系放热热量的计算

第二十四页，共四十一页，2022年，8月28日2-4循环过程热一律1、重物下降，输入功，绝热容器内气体T

2、绝热去掉，气体T

，放出热给水，T

恢复原温。焦耳实验第二十五页，共四十一页，2022年，8月28日焦耳实验水温升高可测得热量，重物下降可测得功热功当量1cal=4.1868kJ工质经历循环:第二十六页，共四十一页，2022年，8月28日闭口系循环的热一律表达式要想得到功，必须化费热能或其它能量第二十七页，共四十一页，2022年，8月28日§2-5热一律的推论热力学能

（内能）第二十八页，共四十一页，2022年，8月28日热力学能的导出对于循环1a2c1对于循环1b2c1状态参数pV12abc第二十九页，共四十一页，2022年，8月28日以一定的方式储存于热力系内部的能量叫做系统的热力学能状态参数微观：物质内部粒子的微观运动和粒子空间位形有关的能量第三十页，共四十一页，2022年，8月28日热力学能U的物理意义dU=

Q

-

W

WQ

dU

代表某微元过程中系统通过边界交换的微热量与微功量两者之差值，也即系统内部能量的变化。

U代表储存于系统内部的能量

内储存能（内能、热力学能）第三十一页，共四十一页，2022年，8月28日热力学能的性质分子动能（移动、转动、振动）分子位能（相互作用）核能化学能热力学能热力学能是状态量U:

广延参数[kJ]

u

:

比参数[kJ/kg]热力学能总以变化量出现，热力学能零点人为定说明：第三十二页，共四十一页，2022年，8月28日系统总能外部储存能宏观动能Ek=mc2/2宏观位能Ep=mgz机械能系统总能E

=

U

+

Ek

+Epe

=

u

+ek

+

ep一般与系统同坐标，常用U,dU,u,du第三十三页，共四十一页，2022年，8月28日热力学能的导出闭口系循环δQ=δW第三十四页，共四十一页，2022年，8月28日热力学能的导出对于循环1a2c1对于循环1b2c1状态参数pV12abc第三十五页，共四十一页，2022年，8月28日热力学能及闭口系热一律表达式定义dU=

Q

-

W

热力学能U

状态函数Q=

dU

+

WQ=

U

+

W闭口系热一律表达式！！！两种特例

绝功系

Q

=

dU

绝热系

W=-

dU第三十六页，共四十一页，2022年，8月28日热力学能U的物理意义dU=

Q

-

W

WQ

dU

代表某微元过程中系统通过边界交换的微热量与微功量两者之差值，也即系统内部能量的变化。

U代表储存于系统内部的能量

内储存能（内能、热力学能）第三十七页，共四十一页，2022年，8月28日u

=

f(p,v)u

=

f(T,v)u

=

f(p,T)∮du=0第三十八页，共四十一页，2022年，8月28日热一律的文字表达式热一律:能量守恒与转换定律进入系统的能量

-

离开系统的能量

=系统内部储存能量的变化第三十九页，共四十一页，2022年，8月28日§2-3能量的传递和