01基本概念及定义汇总

1、20139130 0 京敏 4 槪公及定义 第一章基本概念及定义 1-1 热力学系统 1-2 热力学系统的状态及基本状态泰数 1-3 平衡状态和状态参数坐标图 1-4 状态方程式 1-5 准静态过程和可逆过程 16 可逆过程的功 1-7 热童 1-8 热力循环 2013 每 9 月$3日 0 空谢尺址更 1-1热力学系统 热力学系统（热力系统、热力系、系统）人为选定的某些 确定的物质或某个确定空间中的物质. 外界一系统之夕卜与系统能量转换过程有关的一切其他物质. 边界一割系统与外界的界面. 在边界上可以判斷系统与外界间所传递的能量和质量的形式和 数2O139A13B 童.边界可以是实际的、假想

2、的、固定的或活动的. 系统的分类： 闭口系统与外界无质量交换的系统（控制质量） 开口系统与外界有质童交换的系统（控制容积.控制体） 绝热系统与外界无热量交换的系统. 孤立系统与外界既无能童（功量、热童）交换，又无质量 交换的系统. 热源具有无限热童储存能力的假想热力系统，其作用只 是与其他系统交换热量.一般情况下，交换热量后其温度不发生变 化. 高温热源：向其他系统供热的热源； 低温热源：吸收其他系统放出热童的热源. 系统的选取，取决于分析问题的需要及分析方法上的方便. 20l39fl13B S r 談木嵐乞尺定更 3 1-2热力学系统的状态及基本状态參数 热力学状态：热力学系统所处的宏观状况

3、. 状态参数：描述系统热力学状态的宏观牺理量. 基本状态秦数：可以直接测量得到的状态泰数（力八T） 导出状态歩数：由基本状态多数计算得到的状态泰数（h s等） 状态泰数仅决定于状态.对应某一确定状态，就有一组状态歩 数.反之，一组确定的状态参数就可以确定一个状态.其数值仅决 定于状态，而与达到该状态的途径无关.因此，状态泰数的变化 （以压力p为例）可表示为： 31.2 = P2 - Pl 状态奏数的微增量具有全微分的性质，即 仙=P2 - Pl = 31.2 基本状态参数: 一、比体积y单位质量物质占有的体积.描述系统内部物 质分布状况的参数. v = m3/kg m 密度和比体积互为倒数，即

4、 20139130 0 *茶水權乞及宅更 S 二、压力（压强）p流体在单位面积上的垂直作用力.描述 流体物质组成的热力系统内部力学状况的歩数. 绝对压力P：流体的真实压力. 相对压力（表压力p、真空度久）：压力计（真空表）显示的压力. P = Pb + A P=Pb_Pv 2013 無 9 月 S 績橄 Q 8 压力的单位：Pa,工程上常用MPa（l MPa - IO6 Pa）.其他还 在应用的压力单位有bar （巴）、atm （标准大气压）、mmHg （d米汞 柱，0*C）及mmHgCH毫米水柱，40等 203ff9rt13B 0 帀 62013 無 9 月 S 績橄 Q 8 三、温度卩一表

5、征物体的冷热程度，是描述系统热状况的 泰数 按气体分子运动学说， 气体的温度为气体分子平均移动动能的 量度. 热力学温标的基本温度为热力学温度采用水的固相.液相 和汽相三相共存状态的温度作为定义热力学温标的固定点，规定该 点的热力学温度为273.16 K.热力学温度单位K为水的三相点温度 的 1/273.16. 热力学温标也用摄氏温度来表示.单位为C（摄氏度）.摄氏温 度的定义为 r =7-273.15 K 2013 毎 9 月 0 审总及电文 7 1-3平衡状态和状态参数坐标图 平衡状态：在没有外界影响的条件下，热力系统的宏观状况不 随时间変化的状态. 平衡条件：热平衡系统内具有均匀一致的温

6、度. 力平衡系统内具有确定不变的压力分布. 化学平衡 系统状态变化，取决于系统和外界间的能量传递.状态公理表 明，确定系统平衡状态所需的独立状态痹 数的数目等于系统和外界间进行能量传递 方式的数目.对于常见的气态物质组成的 系统，没有化学反应时，它和外界间传递 的能童只有热量和系统容积变化功，因此 只要有两个独立的状态多数即可确定系统 的状态.2013 年 9川 3 日 1-4状态方程式 状态方程式： 三个基本状态参数(/八， 、7)之间的函数关系， 即: F(p, v, 7)=0 显函数形式：T=J(p, v), p=/j(v, T),卩=厶9，T) 理想气体：相互之间没有作用力的质点组成的

7、可压缩流体. 理想气体状态方程式(克拉贝龙方程)： 对lmol理想气体： pVm=RT /?=8.314 510(mol K)摩尔气体常数；匕,一摩尔容积，mVmol . 对1kg理想气体： pvR T Rg=R/M气体常数，M摩尔质量。 对n (mol)JS想气体： pV=RT 对加( (kg)理想气体： pVRJ 20l39rt13a 0 9 9 1-5准静态过程和可逆过程 热力过程2013 毎 9 A13B 0 帀*4 權公及血义 准静态过程应用的条件 实际过程是否可以作为准静态过程来处理取决于弛豫时间. 弛豫时间：气体平衡状态被破坏后决复平衡所需的时间. 大部分实际过程可近似看做准静态

8、过程.因为气体分子热运动 平均速度可达每秒数百米以上，气体压力传播速度也达每秒数百米, 因而在一般工程设备的有限空间内，气体的平衡状态被破坏后恢复 平衡所需的时间，即弛豫时间非常短. 例如，内燃机的活塞运动速度仅每秒十余米，与其中的气体分 子热运动的平均速度相比相差一个数量级，机器工作时气体工质内 部能及时地不斷建立平衡状态，因而工质的变化过程很接近准静态 过程. 2013 年 9 月,3 日 0 审槪念及定义 U 可逆过程热力学系统进行一个热力过程后，能沿原过程逆 向进行，使系统和有关的外界都返回原来的初始状态，不留下任何 变化的热力过程. 摩擦、涡流以及温差传热等均为不可逆因素. 可逆过程

9、二无耗散的准静态过程. 非准静态过程由一系列不平衡状态纽成的过程. 准静程. 准静态2013 毎 9 A13B 0 帀*4 權公及血义 2013 策 9 A13B 0 巾4*及址义 1-6可逆过程的功 功的定义（力学）：W=Fx 功的热力学定义：热力学系统和外界间通过边界而传递的能量, 且其全部效果可表现为举起重物. 功是过程量；功是传递的能量（瞬时量）. 直接由系统容积变化与外界间发生作用而 传递的功称为容积变化功（膨胀功或压缩功）. 由气缸和活塞所包围的热力系统进行一个 微元过程，如活塞所受推力F,位移dx,则系 统对外尿作的膨胀功为： 对可逆过程，尸=去4,所以 8W = pAdx =

10、pdV 系统由状态1到状态2进行一个可逆过程时，系统与外界的功童 交换： lVI.2=J|25W=J12pdV 功的符号：系统对外作功为正；外界对系统作功为负。 功量在pr图上的表示: = 单位质童=/Xlv 以及州以及州 J = f 山山 H7热量热量 热量的定义：热力学系统和外尿之间仅仅由于温度不同而通过 边界传递的能量. 热量是过程畳；热量是传递的能量（瞬时量）. 热量是物体间通过素乱的分子运动发生相互作用而传递的能量; 而场则是物体间通过有规则的擞观运动或宏观运动发生相互作用而 传递的能量* 热童符号；系统吸热时热量为正I系统放热时热量为负. 热量与功量的类比： 势（势泰般）：推动能量

11、传递的作用力，如p. 7； 状态坐标：并变化可作为衡量某种能量传递作用的标志，如 功量：5 pdV ,势：p 势：IW1 2 lpdV 状态坐标:V 2 热量因此 有状态坐标：？取描述热量传递的状态坐标为熵：S,单位为 J/K。3Q USQ I 2 I TdS2SQ ids s & id 1 也对 ikg 工质：q mm m 和 ql 2 1 ids： 2013 年 9 月 13 日第一章 基本概念及定义 16 比热容及用比热容计算热量 质量热容（比热容 c 1kg 物质温度升高 1K（或 1C所需的热 量，即 5qc JAkgKdT 热量是过程量。定容过程的比热容称为比定 容热容 c

12、V ： g eV 和 SqV eV dL dT 定压过程的比热容称 为比定压热容 cp： 恥 cp 和&p cp 心d! p20B 年 9 月 13 日第一章基本概念及定义 17 摩尔热容一一 1 mol 物质温度升高 1 K（或 1 C 所需要的热量，用 Cp,m 及 CV,m表示，单位为 J/（mol Ko 容积热容一一标准状态下 1 m3 的气体温度升高 1 K（或 1C 所需要的热量，用 Cp 及 CV 表示，单位为 J/（m3 K 三种热容的关 系：Cp,m=（22.4 枪-3 m3/mol &p=Mcp 热量的计算：ql 2 1 8q loll 2 2 2013年 9 月 13 日第一章基本