北京理工_工程热力学电子教案

1、热能利用的历史就是一部人类的发展史： 远古时代钻木取火钻木取火（烤食、取暖）原始社会时期古代冶炼、制造金属工具冶炼、制造金属工具（直接利用）封建社会时期近代（1784年）发明蒸汽机发明蒸汽机（间接利用）工业革命资本社会时期现代建立完善的热工理论建立完善的热工理论（间接利用）（产生了飞机、火车、汽车、制冷）信息社会 当今 热传递问题（传热学传热学） 如何提高效率如何提高效率 间接利用（工程热力学工程热力学）3热工基础的基本计量单位简介 主要采用SI国际单位制：n 长度米； m.n 质量千克； kg.n 时间秒； s.n 电流安培； A .n 热力学温度开尔文； K.n 物质量摩尔； Mol.真实

2、的固定的移动的12移动的12假设的固定的假设的假定的变化的 闭口系与外界没有物质交换的热力系（但可以有能量交换，如加热）。 开口系与外界有物质或能量交换的热力系 绝热系热力系与外界无热量交换（但有其它能量交换，如功） 孤立系热力系与外界无任何能量和物质交换。 简单可压缩系由可压缩的流体构成，与外界只有容积变化功交换. 热源（冷源）能为热力系提供无限热能（冷量），而自身温度不会发生变化.（高温热源、低温热源）其热容量无限大。(10) 工质用来实现能量相互转换的媒介物质为工质。 1.2热力系的状态及状态参数 热力系的状态热力系在某一瞬间呈现的宏观物理状况。 平衡状态在没有外界影响条件下，系统各部分

3、长时间内不发生任何变化的状态。 状态参数用于描述系统平衡状态的物理量。 状态参数可分为两类： 尺度量（广延量）与系统所包含的物质量有关的量称为尺度量。 强度量与所含物质量无关，热力系中任一点都具有相同的数。)/(3kgmmVv )/(3mkgVm常用的压力计有:弹簧压力计及形管压力计（测压差） 比如右图的形管压力计，对线上有：ppb+gH为高度差（单位m）；p为被测压力；pb为环境压力；为液柱中液体的密度；g为重力加速度。 pbA AHp（）温度n温度是物体冷热程度的标志n温度概念的建立以热力学第零定律为依据。n第零定律：与处于热平衡；与处于热平衡，则与必然处于热平衡。 温度是决定系统间是否处

4、于热平衡的物理量。 衡量温度的标尺叫温标：国际单位所确定的温标叫热力学温度，T （K）常用温标是摄氏温标，t ()热力学温标取水的三相点为基点，定为273.16 K摄氏温标取纯水在一个标准大气压下的冰点为0 ，与水的三相点差与水的三相点差0.010.01度。所以度。所以n T = 273.15+t (K) RTpv RTbvvap)(21(T1,s1)TT1s1s1(p1,v1)pp1v1v热力过程、功和热量2.1.热力过程 要实现热能与机械能的相互转化，必须通过工质的状态变化才能实现：但，对热力系而言，只能对平衡态进行描述。如何调和状态变化与平衡态之间的矛盾？由此引进准平衡态的概念！准静态就

5、是无限接近于平衡态的状态。 工质状态变化热能机械能考查一个渐变的过程：状态状态1状态状态2一系列中间状态一系列中间状态1vp2可逆过程如果系统完成某一热力过程后，再沿原路经逆向返回，能使系统和外界都恢复原来状态而不留下任何变化的过程。 （要包括系统及外界都不发生任何变化） 特征：（）可逆过程必然是准平衡过程。（）可逆过程不应有摩擦、电阻、磁阻等耗散效应存在。可逆过程是理想过程（充要条件）：只有准平衡且无任何耗散效应的过程才是可逆过程。实际过程都是不可逆的。 2.2. 功和热量功在力的作用下，通过宏观有序运动而传递的能量 FdxdxFdw 21dxFw 在传递中才有意义，一旦越过边界，就成为外界

6、的能量。 是过程量，与初终态有关，还与过程有关。 系统对外做功为正，外界对系统做功为负。功的单位：（焦耳） 功率单位 （瓦特） 热力系通常是通过容积变化来实现功的传递的，称容积变化功. 在准静态可逆过程时，对外做功由系统内部参数决定的，不用考虑外界因素。 dxppb AdVpdxApdxFdwre21pdVwre在p图上表示： 线下的面积即为膨胀功，所以p图叫示功图。 pV12p（）热量是在温差作用下，通过微观粒子无序运动传递的能量。 热量是过程量。 系统吸热取正号，放热取负号。 热量为：热容与其变化温差的乘积。dTcmdQ21mcdTQ2.3. 热力循环系统由某一初态出发，经历一系列中间状态，最后又回到初态的过程称为热力循环。（封闭过程） 特征： （）它是一个封闭的过程。 BpV21A(2)目的:是实现连续的能量转换（、都是过程量，使之可能）(3)分类:可逆循环；不可逆循环；动力循环；制冷循环；热泵循环正向循环膨胀功大于零，顺时针。逆向循环膨胀功小于零，逆时针。正向循环