热力学基本概念（热力学）

热力学基本概念1工质的状态参数2工质的热力状态3工质的热力过程目录CONTENTS1.工质的状态参数热机工质基本要求常用种类将热能转换成机械能的设备。完成能量转换的媒介物质。具有良好的流动性和膨胀性。空气、水蒸汽、燃气4火力发电厂中，工质是什么？热机是什么？水蒸气汽轮机5

工质在进行能量转换的过程中,其状态不断发生变化。用来描述和说明工质热力状态的物理量称为工质的状态参数。锅炉汽轮机凝汽器高温蒸汽低温水6比容温度热力学能压力焓熵常用的状态参数基本状态参数导出状态参数7压力物体单位面积上承受的垂直作用力温度表示物体冷热程度的物理量比体积单位质量的工质所占有的体积8压力物体单位面积上承受的垂直作用力环境压力表压力绝对压力表压力：当气体的压力高于大气压力时，压力表的读数（pg），如锅炉汽包、主蒸汽的压力等。绝对压力p：p=pg+pb真空度环境压力绝对压力真空度：当气体的压力低于大气压力时，真空表的读数（pv），如凝汽器的压力、炉膛压力等。绝对压力p：p=pb-pv9压力物体单位面积上承受的垂直作用力国际制（SI制）：1pa=1N/m21kpa=103pa1Mpa=106pa

重庆地区的平均大气压力：pb=98（kpa）

600MW超临界机组锅炉过热蒸汽压力：P=25.4MPa.汽轮机低压缸排汽背压：P=5.8kPa

标准大气压：纬度45o海平面上的常年平均气压

1标准大气压=1atm=760mmHg=1.01325X105pa标准状态:处于标准大气压下，温度为0℃的状态101.表压力或真空度为什么不能当作工质的压力？思考作为工质状态参数的压力是绝对压力，而测得的表压力或真空度都是工质的绝对压力与大气压力的相对值，因此不能作为工质的压力。112.工质的压力不变化，测量它的压力表或真空表的读数是否会变化？会。因为压力表或真空表显示的压力是工质绝对压力与大气压力的相对值，即使工质的压力不变，当大气压力改变时也会引起压力表或真空表读数的变化。思考12温度表示物体冷热程度的物理量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。温标：温度的数值标尺。1）摄氏温标（t，℃）2）热力学温标（绝对温标、开尔文温标）（T，K）

摄氏温标和热力学温标相互关系：基准点不同，但分度一样13例：蒸汽温度=450℃，相当于绝对温度多少？绝对温度=450+273=723（K）14温度计15比体积单位质量的工质所占有的体积比体积：单位质量工质所占有的容积。

v=V/m(m3/kg)比体积与密度之间的关系：

ρv=1比体积与密度互为倒数16热力学能（内部储存能，简称内能）组成物质的微观粒子所具有的能量。内位能内位能主要取决于比体积，比体积越大，内位能越小热力学能符号与单位：mkg工质：U，J(kJ)1kg工质：u，J/kg(kJ/kg)内动能内动能主要取决于温度，温度越高，内动能越大17分子动能主要取决于温度，位能主要取决于比体积，所以热力学能是状态参数，可表示为热力学能注意：

需要计算的是热力学能的变化量而不是绝对值。

注意：对理想气体u=f(T)

？18焓

定义：h=u+pv[kJ/kg]H=U+pV[kJ]对流动工质，焓代表能量(内能+推进功)

对静止工质，焓不代表能量开口系中随工质流动而携带的、取决于热力状态的能量。19熵比熵

[kJ/kg.K]ds:

可逆过程

qrev除以传热时的T所得的熵

[kJ/K]关于熵的说明：1.熵是状态参数2.符号规定：系统吸热时为正Q>0，dS>0系统放热时为负

Q<0，dS<03.熵的物理意义：熵体现了可逆过程中传热的大小与方向4.用途：判断热量方向，计算可逆过程的传热量202.工质的热力状态热力状态工质（系统）在某一瞬间所呈现的宏观物理特性。平衡状态下，工质各点相同的状态参数均匀一致，即各点的压力、温度、比体积等参数都相同。22平衡状态工质（系统）在不受外界影响的条件下，系统内工质的宏观热力性质不随时间而变化。为什么强调平衡状态？在工程热力学的分析中常常要描述状态。因为平衡状态与时间无关，因此状态是可以用确定的量来表述。而非平衡状态不能用确定的状态参数描述。23状态方程反映工质处于平衡状态时基本状态参数之间的函数关系式。实际上三个基本状态参数之间是存在联系的。因此，已知任意两个基本状态参数，可求得另一个基本状态参数，即用两个基本状态参数就可确定工质的状态。24任意两个独立的状态参数组成的平面直角坐标图称为状态参数坐标图。常用的状态参数坐标图：p－v图、T－s图、h－s图图上任意一点表示一个平衡状态如：点1——状态(p1,v1)

点2——状态(p2,v2)参数坐标图25为什么两个相互独立的状态参数可以确定一个状态？讨论两个相互独立的状态参数是指彼此不相互依存、无关的参数。如比体积v和密度ρ不是两个相互独立的参数。如通常状态下水的压力p和温度t，压力p和比体积v等均为相互独立的状态参数。达到沸腾时，其压力p和温度t是一一对应的，不再是相互独立的状态参数。263.工质的热力过程热力过程：工质从一个状态过渡到另一个状态所经历全部状态的总和。（在坐标图中表示为一条线），过程由连续的状态构成，对应在图中，线由点组成。28按过程中内部状态特点分：1）准平衡过程：系统经历一系列无限接近平衡状态的过程。2）非平衡过程：系统经历一系列不平衡状态的过程。29按过程与外界产生的效果分：可逆过程：一个过程进行以后，若使其原路返回至原态，并使系统和外界不发生任何改变，则这一过程称为可逆过程。否则称为不可逆过程。30功的定义

力学中功：功=力х位移，W＝F·x

热力学中的功：热力系统与外界间通过边界传递的机械能；功是过程量；功是传递的能量。31功的符号：用W表示单位：国际单位中，J（焦耳）或KJ（千焦）1kg气体作功称比功，用w表示，单位用J/kg或KJ/kg正负规定：对外做功为正，外界对系统做功为负。32热量的定义工程热力学中把依靠温差而通过边界传递的能量称为热量。33讨论热量=热能？热量是过程量，不是状态参数，它不仅与过程初、终态有关，而且与过程如何进行密切相关；热能是状态参数，是物质热运动形态的反映，仅取决于初、终状态。热量的符号：用Q表示单位：国际单位中，J（焦耳）或KJ（千焦）1kg气体与外界交换的热量，用q表示，单位为J/kg。热量正负：工质从外界吸热，热量为正；工质向外界放热，热量为负。34例题:如图所示工质经历了AB、BC、CD、DA四个可逆过程，试根据T-S图的意义求出每个过程的传热量及整