第〇章知识资料绪论

南京航空航天大学工程热力学史波能源与动力学院

教材

《工程热力学》，沈维道等编，第三版，高等教育出版社参考书

《工程热力学》，曾丹龄等编，高等教育出版社

《工程热力学》，朱明善等编，清华大学出版社《工程热力学学习辅导与习题解答》，童钧耕等编，高等教育出版社

成绩评定平时作业、考勤、实验占30％

期末考试占70％（闭卷）无故旷课3

次取消考试资格联系方式明故宫校区能源与动力学院517室

Tel：13813907356025-84893990E-mail：BoShi@第〇章绪论0-1热能及其利用0-2热力学发展简史0-3工程热力学的研究内容与方法工程热力学是什么东西？工程热力学能解决什么问题?如何学好工程热力学工程热力学是重要的技术基础课工程热力学是一门研究热能有效利用、热能和其它形式能量转换规律以及物质热力性质的科学0-1热能及其利用能量

能量是物质运动的度量

能量是人类生存与社会进步的动力

一切物质都处于运动状态。一切物质都具有能量

能量的主要形式机械能热能电能化学能核能辐射能：物体的动能和势能：物质分子的热运动动能和位能之和；不涉及化学变化和原子核反应的热力学能；也称内热能，以温度为宏观标志：与电荷的运动与积蓄相关的能量：通过化学反应释放的能量：通过核反应释放的能量：物体以电磁波形式发射的能量能量

定义：能够直接或间接提供能量的物质资源

分类：按开发利用的情况常规能源：煤、石油、天然气、水能等新能源：太阳能、风能、地热能、海洋能、核能等按开发的步骤一次能源：煤、石油、天然气、风能、水能、太阳能等二次能源：电力、煤气、汽油、沼气、氢气、酒精等能源其他分类….

能量的利用过程，实质上是能量的传递与转化过程氢、酒精等二次能源

燃料电池

电能机械能辐射能热能风能、水能、海洋能

机械

机械能直接利用发电机煤、石油、天然气

热能热机直接利用核能核反应太阳能光合作用生物质能燃烧食物利用集热器光电池90％燃烧能量的转化与利用0-2热力学发展简史“冷”、“热”的概念钻木取火：最早的人为的热-功转换

最早的热-功转换机械（heroengine）ThomasSavery的蒸汽机(1650-1715)1698年Newcomen的蒸汽机AB(1664-1729)1710年瓦特的蒸汽机单独冷凝室(1736-1819)1765年需要回答的重要问题如何提高热能机械的效果？工程热力学粉墨登场早期蒸汽机的热效率只有1％

2％，现代燃气轮机装置的热效率大约只有37％

42％，蒸汽电站的热效率也只有40％左右。如何更有效地实现热能和机械能之间的转换，提高热机的热效率，是十分重要的课题！0-3工程热力学的研究内容和方法

热力学：研究物质的能量、能量的传递与转换以及能量与物质

之间普遍关系的学科

工程热力学热力学的一个分支，是热力学理论在工程上的应用主要研究热能和机械能及其他形式的能量之间相互转换的规律研究内容：工质的热力性质、基本定律、能量转换过程研究内容ThermodynamicsHeatPower经典热力学（宏观）视物质为整体，用宏观物理量描述；以基本定律等为基础演绎和推理，抽出共性，得到结论统计热力学（微观-宏观）从物质的微观结构出发，用量子力学、统计法则和概率法则分析物质的热力性质和能量转化规律。热力学的研究方法不考虑微观结构，不能说明热现象的本质及内在原因弥补宏观方法不足，但结论与实际不完全符合，手段很复杂

采用经典热力学的宏观研究方法，有时利用分子运动论和统计热力学基本观点和研究成果

还普遍采用抽象、概括、理想化和简化处理方法工程热力学的研究方法工程热力学涉及的领域燃烧系统(Combustionsystems)动力的产生——发动机，电厂等。（Powerproduction—engines,powerplants,etc.）驱动系统——航行器，火箭等。（Propulsionsystems—aircraft,rockets,etc.）可再生能源的利用——燃料电池，太阳能加热系统，地热系统，风能，海洋能（Alternativeenergysystems—fuelcells,solarheating,geothermal,windenergy,oceanthermal,etc.）工程热力学涉及的领域流体压缩和运动——风机，泵，压缩机等。（Fluidcompressionandmovement—fans,pumps,compressors,etc.)供热通风与空调工程——制冷系统，热泵等。（HVAC—refrigerationsystems,heatpumps,etc.）低温——气体分离及液化。（Cryogenics—gasseparationandliquefaction）生物医学应用。（Biomedicalapplications）工程热力学的学习方法公认的较难掌握的专业课：概念抽象、内容繁多、专业基础知识缺乏。基本概念要清楚，每章后的思考题有助于理解。除基本理论概念外，要注意计算技能和重要公式的推导。明确各章节的作用和相互的联系，解决什么问题，得出什么结论。热力