热工基础课件.ppt

1、第二章热能转换的基本概念和基本规律，第一节热能转换的基本概念，1 .热系统(热系统，系统):人为研究对象，一、热系统，system，aquantityofmatteroraregioninspacechace 2，顺序：系统和外部的边界，系统和外部的作用都通过边界，由surroundings、boundary、热系统选择的人为性、边界特性、真实、虚构、固定、活动、固定、移动、真实、热系统分类Types of System、开口系统、隔热系统、孤立系统、闭口系统、Adiabatic system 非孤立关系外界孤立系， 1 2闭口系统均匀系统、工质种类、多元系统、单元系统、相状态、多相、单相、简

2、单可压缩系统，最重要的系统是热和准静态的容积变化功、容积变化功、压缩功膨胀功、只交换简单cook 状态：某瞬间的热系统表示的宏观状况，状态残奥仪表：描述热系统状态的物理量，状态残奥仪表的特征：1，如果状态确定了，状态残奥仪表也确定了，反之亦然，状态残奥仪表的积分特征State and state properties，强度残奥仪表和广延残奥强度残奥仪表：与物质的量无关的残奥仪表，例如压力p、温度t、广延残奥仪表：与物质的量有关的残奥仪表，例如质量m、容积v、内能量u、焓h、熵s、比残奥仪表Intensive properties、extensive 强度残奥表和广义残奥表、速度、动能、高度、势

3、能、内能、温度、应力、摩尔数、(强)、(强) Potential Energy，Temperature，Internal Energy，Stress，Mol，3. 比容积v (容易测量)，1，1常用单位units:1 kpa=103 pa1bar=105 pa1MP a=106 pa1ATM=760 mmhg=1. 013105 pa1mmhg=133.3 pa1at=1kgf/cm2=。 基本状态属性、压力p测量、示意图、绝对压力和环境压力的相对值相对压力、U-tube manometer、Bourdon Tube、绝对压力和相对压力、示意图、p pb、时间校正压力pe p、relative

4、 pressure 关于Gage pressure、Vacuum pressure、环境压力和大气压力，指向压力修正所在的环境、环境压力Environmental pressure的大气压根据时间和场所而变化，物理大气压1atm=760mmHg，h没有大的变化1mmHg=gh=133.322Pa，h变化较大时，与(h )、练习题14、基本状态残奥表、对压力p进行参照感觉、热传导、热容量、微观：测定分子的平均动能的测定值0.5mw 2，1 ) t、0.5 MW 2不同，例如碳固体和碳蒸汽，2 在t0、1951年利用核磁共振法的氟化锂晶体的实验中发现了负的开尔文温度的温度的热力学定义中，热力学的第

5、零定律(R.W. Fowler in 1931 )如果两个系统分别与第三系统处于热平衡，则两个系统必定处于热平衡。、温度测量的理论基础b温度校正，如果两个系统分别与第三系统处于热平衡，则两个系统必定处于热平衡。 iftwobodiesareinthermalequilibriumwithathirdbody，theyarealsointhermalequilibriumwitheachother .为什么被称为热力学第零定律？ 热力学第零定律1931年t热力学第一定律18401850年e热力学第二定律18541855年s热力学第三定律1906年s基准、温度的热力学定义、处于相同热平衡状态的各热

6、系统，必定有某个宏观特征相互相同，用于描述该宏观特征的物理量温度。 温度是判断某个系统是否与其他系统处于热平衡的物理量、温度测量、温度校正、物质(水银、铂电阻)、特性(体积膨胀、电阻值)、基准点、刻度尺、温度尺temppe 热力学温标(绝对温标) Kelvin scale (Britisher，L. Kelvin，1824-1907 )，摄氏温标celsiusscale (。 华氏温度标准Fahrenheit scale (German，G. Fahrenheit，1686-1736 )、朗肯温度标准Rankine scale (W. Rankine，1820-1872 ) 273.16，0，

7、273.15，-17.8，0 37.8，100，0， 0 Temperature Measurement Devices、水银温度修正thermometer、酒精温度修正、 热电偶Thermocouple热电阻Resistance temperature detector辐射温度校正Radiation thermometer铂电阻温度校正Platinum激光全息干涉校正CARS法，3 .基本状态残奥定仪、压力p、温度t、比容v (测量比容v (specific volume )、基本状态特性、m3/kg、工程凝聚的稀疏密度、物理上经常使用密度denssies的平衡状态Equilibrium s

8、tate，1，定义：在不受外部影响的条件(重力场除外)下、asysteminequilibriumexperiencesnochangeswhenitisisolatedfromitsurroundings .主要类型of equilibrium。 1 .热平衡thermal equilibrium : ifthetemperatureisthesamethroughouttheentire、温度差Temperature differential， 热不平衡电势不均衡性能量分类为2， 力平衡mechanical equilibrium : ifthereisnochangeinpressure

9、atanypointofthesystemwithtimethevariationofpressureasaresultofgra systemisrelativelysmallandusuallydisregarded、压差压力差、力不平衡势能不平衡势能、正常类型3， 平衡的phase equilibrium : whenthemassofeachphasereachesanequilibriumlevelandstaysthere， 4 .化学平衡chemical equilibrium : ifitschemicalcompositiondoesnotchangewithtime.tha

10、tis、no chemical reactions occur . 平衡温差热不平衡势差压力不平衡势差相变化化学不平衡势，平衡的本质：不存在不平衡势，inanequilibriumstatetherearenounbalancedpotentials， equilibrium和稳定Steady的平衡、稳定：稳定未必平衡，但平衡未必稳定，平衡equilibrium和均匀Even，平衡：时间均匀：空间上，平衡未必均匀，单相平衡状态未必均匀，为什么要引入平衡概念？ 如果取得了系统的平衡，就可以用正确的一组残奥仪表(压力、温度)来记述，但平衡状态是死状态，如何记述能量交换、能量交换、状态变化、破坏平衡

11、，状态方程式、图表、平衡状态是状态残奥仪表的集合2、热和准静态容积变化功只交换thestateofasimplecompressiblesystemiscompletelyspecifiedbytwoindependentproperties，状态方程式equationofssties单元状态方程的基本状态残奥表(p，v，t )之间的关系、状态方程的具体形式、理想气体状态方程、实际工程状态方程是什么？ 什么？ 取决于工程学性质，状态图表、图形诊断、简单可压缩系统N=2、平面坐标图、p、v、1 )系统的任何平衡状态可以由坐标图表示。 准静态过程、可逆过程、平衡状态、无状态变化、不能变换能量、非平衡状态、不容易记述的热力学导入准静态(准平衡)过程、quasi-static、orquasi-equilibrric最终，p2=p0、T2=T0、p、v、1 准静态工艺Quasi-static process，p1=p0重量物，平衡和变化两方面，可以一边用状态残奥表记述，一边进行热功转换。 疑问：理论上准静态无限慢，工程上应该如何处理，准静态过程的工程条件，破坏平衡所需的时间(外部作用时间)，恢复平衡所需的时间(缓和时间)，有足够的时间恢复新的平衡，Relaxation time，Relaxation time 例如：活塞式内燃机2000旋转/分钟曲柄2冲程活塞运动速度=20002