工程热力学与传热学基础知识

1、第一篇工程热力学第一章、基本概念掌握热力系统、平衡状态、准静态过程、 可逆过程等基本概念。掌握状态参数的特征，基本状态参数p, v, T的定义和单位等。掌握热量和功量 过程量的特征。1-1热为系统(system)热力系统(热力系、系统)人为分离岀来的研 究对象。 -surrounding :与系统发生质、能交换的 物系。边界(boundary):系统与外界的分界面 (线)。SURROUNDINGSBOUNDARY边界特性假想的、实际的、固定的、运动的、可变 形的冋变，可动图1-6活塞-汽缸装置热力於示意图边界可静II4b 系统选取的人为性锅 炉给水泵交换功 c既交换功了、也交换热只交换热2、C

2、lassification of system热力系统分类 A、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热、功、质非孤立系孤立系(1)闭口系统外界与外界无物质交 换的系统。系统的质 量始终保持恒定 也 称为控制质量系统。(2 )开口系统与外界有物质交 换的系统。系统的容 积始终保持不变 也 称为控制容积系统。绝热系统与外界没有热量交换的系统。出口 (4 )孤立系统与外界既无能量(功.热量) 交换又无物质交换的系统。系统划分图例说明热机：能将热能转换为机械能的机器。 如蒸汽机.蒸汽轮机.燃气轮机、内 燃机和喷气发动机等。工质：实现热能和机械能之间转换的媒介物质。

3、例如空气、燃气.水蒸气等。热源：本身热容量很大，且在放出或吸收有 限量热量时自身温度及其它热力学参数没 有明显变化的物体。例如锅炉.循环水池、大气等。提供热量的热源称为高温热源；吸收热 量的热源称为低温热源。1-2状态和基本状态参数1.热力状态和平衡状态(1)热力状态()系统在某一瞬间所呈现的宏观物理状况称为系统的热力状态 简称状态。(2)平衡状态(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。平衡的类型Thermal equilibrium （热平彳翁）temperature Mechanical equilibrium （力平彳） press

4、ure Phase equilibrium （相平衡）Chemical equilibrium （化学平彳翁）no chemical reactions系统内部不存在热量传递,即各处的温度均匀一致的状态称为热平衡状态O平衡的实质不存在不平衡势-温差 （丁6丫叩68仇1牝differential） 一 热不平 衡势-压差-力不平衡势J-相变一相不平衡势1-化学反应一化学不平衡势(3 )状态参数用于描述系统平衡状态的物理量称为 状态参数 如温度、压力、比体积等。状态参数的特点:状态确定 则状态参数也确定 反之亦 然状态参数的积分特征：状态参数的变化 量与路径(path )无关,只与初终态(stat

5、e ) 有关状态参数的微分特征:全微分状态参数的分类 Intensive propeTtics 强度参数:-与物质的量无关的参数。如压力卩、温度卩V. Extensive propeTties广延参数：-与物质的量有关的参可加性。 如质量加、容积V、内能U、恰H、爛S比参数：具有强度参裁的性质,其单位：/kg /kmol区分参数类型的判据pExtensive propertiesIntensive properties V2tn ViNVzNi!丨；T：TiP!P：:pipL.2.基本状态参数工程热力学中常用的状态参数有压力、 温度.比体积.比热力学能.比恰比爛等, 其中可以直接测量的状态参数

6、有压力.温度. 比体积 称为基本状态参数。(1)压力(Pressure )单位面积上所受到的垂直作用力(即压强)F单位:Pa (帕)f 1 Pa =1 N/ m2 gage pressure and vacuum pressure当 pPb= 表压力Pe当 pvPb真空度P”1%PbPe绝对压力p.大气压切b表压力/%、真空度Pv 只有绝对压力P才是状态参数。常用非SI压力单位:1 bar （巴）二 105 Pa1 atm （标准大气压）=1.013xl05 Pa lat （工程大气压）=0.981x10s Pa1 mmH2O （臺米水柱）=9.81 PaImmHg （臺米汞柱）=133.3

7、Pa(2 )比体积定义：单位质量的工质所占有的体积，用符号表示 单位为oVV = 一m密度：单位体积工质的质量 用符号Q 表示,单位为kg/ m3 o/7V = 1比体积和密度二者相关 单位为C o在标准大气压下，纯水的冰点温度为0 C，纯水的沸点温度为100 C,纯水的三相 点（固.液.汽三相平衡共存的状态点）温 度为001C o选择水银的体积作为温度测量的物性 认 为其随温度线性变化 用符号卩表示 单位为K （开）。热力学温标取水的三相点为基准点 并定 义其温度为273.16 K。温差1K相当于水的三 相点温度的1/273.16。热力学温标与摄氏温标的关系：温差：1 K = 1 Ct =

8、T-273.15 K国际单位制4 si）采用热力学温度卩作为基本状态参数。4）温度的测量a. 接触式水银温度计、酒精題计 热电偶.电阻温度计等。b. 非接触式光学辐射高温计激光全息干涉仪CARS （相干反斯托克斯喇曼光谱）法13状态方程、参数坐标图一、状态方程对于由气体工质所组成的热力系，当处 于平衡状态时，热力系内各部分将具有 相同的压力、温度和比容等参数。实验：酒瓶受热啤酒瓶受热爆炸红酒瓶木塞受热向子弹一样发射实验结论维持气体的比容不变，加热后，压力将 随温度的升高而增大；当压力不变时，气体的比容随温度的升高而加大；则温度是个如果比容和压力保持不变,定值（2 ）状态方程式表示状态参数之间关系的方程式称为状态 方程式o如：p = f（v，T）T =F（p,v,T）= O上式称为状态方程 它们的具体形