《热工基础》课件-工质的状态及状态

工质的状态及状态参数热工基础电/厂/热/能/动/力/装/置/专/业/教/学/资/源/库工质的状态及状态参数

在研究热能和机械能相互转换时，首先要确定研究对象热力系统，确定热力系统后我们就要对热力系统内工质的状态变化进行分析。什么是工质的状态呢？工质的状态01平衡状态02目

录Content状态参数03工质的状态01电/厂/热/能/动/力/装/置/专/业/教/学/资/源/库工质的状态及状态参数热机的状态工质在某一瞬间所呈现的宏观物理状况宏观上占据的空间例如：冷热程度对固体壁面的作用力工质的状态及状态参数12

在左图中为工质的一个状态，当我们把重物拿走后，工质的状态就会发生改变，经历一系列中间状态后变成右图所示的状态，状态改变最直观的是占据空间的改变。在这些状态中有平衡的也有不平衡的。平衡状态02电/厂/热/能/动/力/装/置/专/业/教/学/资/源/库工质的状态及状态参数平衡状态在热工分析和计算中所研究的状态若热力系统内各部分的温度均匀一致，且等于外界温度热平衡力平衡依靠油燃烧的烟气在内燃机装置中来完成热能与机械能的转换工质处于平衡状态的两个必要条件若热力系统内部还存在化学反应，则还应包括化学平衡不平衡状态一个热力系统如果在不受外界影响的条件下，其宏观性质不随时间而变化的状态。状态参数03电/厂/热/能/动/力/装/置/专/业/教/学/资/源/库工质的状态及状态参数状态参数从各个不同方面描写这种宏观物理状况的物理量便是工质的各个状态参数描述冷热程度用温度例如：

工质的状态与状态参数之间是一一对应的关系。描述占据空间用比体积工质的状态及状态参数

工质的状态一定，则描述状态的各个状态参数都具有唯一确定的数值；状态参数一旦确定，工质的状态也就确定了，状态参数的全部或一部分发生变化，即表明物质所处的状态发生了变化。状态参数的特性01状态参数工质的状态及状态参数

①状态参数的变化量只取决于给定的初始和最终状态，而与变化过程中所经历的一切中间状态和路径无关。即初终状态相同，经历不同的变化过程，状态参数的变化量是相等的。状态参数的数学特征02状态参数x表示某一状态参数工质的状态及状态参数

①状态参数的变化量只取决于给定的初始和最终状态，而与变化过程中所经历的一切中间状态和路径无关。即初终状态相同，经历不同的变化过程，状态参数的变化量是相等的。状态参数的数学特征02状态参数x表示某一状态参数工质的状态及状态参数

②若工质由某一状态经历一系列变化又回到原状态时，状态参数的变化量为零。状态参数的数学特征02状态参数积分式：工质的状态及状态参数常用的热力学状态参数03状态参数压力温度比体积热力学能焓熵基本状态参数工质的基本状态参数——压力热工基础电/厂/热/能/动/力/装/置/专/业/教/学/资/源/库工质的基本状态参数——压力常见的状态参数有：压力温度比体积热力学能焓熵压力、比体积、温度可以直接测量，称为基本状态参数热力学能、焓、熵不能直接测量，需要利用可测量参数进行计算或导出才能确定压力的定义01压力大小表示02目

录Content压力的单位03压力的定义01电/厂/热/能/动/力/装/置/专/业/教/学/资/源/库工质的基本状态参数——压力压力的定义在热力学中压力是指单位面积上所承受的垂直指向作用面的作用力，也就是在物理学中所表示的压强。p热力学中的压力根据压力的定义可知，其表达式为:F垂直作用于器壁上的总压力A容器壁的总面积气体的压力是组成气体的大量分子在紊乱的热运动中对容器壁频繁撞击的总效应。工质的基本状态参数——压力物理学这种单位面积上所承受的垂直作用力叫做“压强”，工程热力学习惯地把物理学上的压强叫做压力，而把容器壁上承受的总作用力叫做压力。而把它对容器壁面的作用力叫做总压力。压力大小表示02电/厂/热/能/动/力/装/置/专/业/教/学/资/源/库工质的基本状态参数——压力表示压力零基准点选取的不同表示压力零基准点选取的不同绝对压力相对压力真空压力01绝对压力在上面压力定义式所表示的压力为工质对容器壁产生的真实压力，通常称绝对压力，即以绝对真空（完全真空）为基准点计算的压力值称为绝对压力，以字母p表示，其值恒正或为零。工质的基本状态参数——压力02相对压力我们利用表计测量压力时，因为压力计是处于大气环境中，故通常测出的是欲测的绝对压力与当地大气压力pb的差值，称相对压力。大气压力相对压力绝对压力

如在图中测量容器内的压力，连接一U型管水银测压计，由于容器内压力与大气压力不同，会引起U型管水银柱左右液面产生高差，故测量的水银柱高差，代表的是绝对压力与当地大气压力的差值，当容器内水银柱高度为零，则被测量的压力与大气压力相同相同，故相对压力是以当地大气压力为基准点计算的压力值。工质的基本状态参数——压力02相对压力我们利用表计测量压力时，因为压力计是处于大气环境中，故通常测出的是欲测的绝对压力与当地大气压力pb的差值，称相对压力。大气压力相对压力绝对压力相对压力用pg表示pg=p-pb其值可正可负，也可为零。工质的基本状态参数——压力03真空压力当所测对象的压力高于大气压力时，表计指示的是超出大气压力的部分，相对压力为正。当所测对象的压力低于大气压力时，表计指示的是低于大气压力的部分，相对压力为负。工程上将绝对压力低于大气压力的状态称为真空状态，又称负压状态。此时大气压力与绝对压力的差值称为

真空压力。工质的基本状态参数——压力03真空压力真空环境压力绝对压力以pv表示，即pv=pb-p其值恒正或为零绝对压力值为0容器内有压力只是压力值比大气压力低而已绝对真空真空容器内一个气体分子都不含对容器壁面不产生任何作用力电厂凝汽器正常运行时就处于真空工质的基本状态参数——压力表示压力零基准点选取的不同绝对压力相对压力真空压力

作为工质状态参数的压力应当是绝对压力。由于大气压随各地的纬度、高度和气候条件有所变化，因此即使工质的绝对压力不变，相对压力和真空压力仍有可能变化，它们不具有状态参数的特性。压力的单位03电/厂/热/能/动/力/装/置/专/业/教/学/资/源/库工质的基本状态参数——压力压力的单位

帕斯卡是法定国际单位。1Pa=1N/m2因为以Pa做压力单位，其数值较小不便使用。帕斯卡，简称为“帕”，Pa01工程常采用：“兆帕”（MPa）——1kPa=1×103Pa“千帕”（KPa）——1MPa=1×106Pa“巴”（bar）——1bar=1×105Pa工质的基本状态参数——压力压力的单位液体柱高度02标准大气压（atm）——1atm=101325Pa=760mmHg大气压力03毫米汞柱（mmHg）——1mmHg=133.3Pa毫米水柱（mmH2O）——1mmH2O=9.807Pa工程大气压（at）——1at=1kgf/cm2=9.807×104Pa工质的基本状态参数——温度和比体积热工基础电/厂/热/能/动/力/装/置/专/业/教/学/资/源/库工质的基本状态参数——温度和比体积常见的状态参数有：压力温度比体积热力学能焓熵压力、比体积、温度可以直接测量，称为基本状态参数热力学能、焓、熵不能直接测量，需要利用可测量参数进行计算或导出才能确定比体积01温度02目

录Content比体积01电/厂/热/能/动/力/装/置/专/业/教/学/资/源/库比体积符号ν表示，单位为m3/kg。若以m表示质量，V表示所具有的体积。工质的基本状态参数——温度和比体积密度单位体积内工质所具有的质量叫做密度，用ρ表示，单位为kg/m3。工质的基本状态参数——温度和比体积比体积和密度互为倒数比体积和密度都体现工质的分子在空间分布的疏密程度，作为状态参数多用比体积来表示。若比体积增大表示工质膨胀，比体积减小表示工质被压缩。温度02电/厂/热/能/动/力/装/置/专/业/教/学/资/源/库一、定义温度是描述物体冷热的状态参数工质的基本状态参数——温度和比体积温度是判断与其它热力系是否处于热平衡的标志物理学：热力学：热的物体温度高，冷的物体温度低运动剧烈温度高，运动缓慢温度低从气体分子运动的观点看，温度标志着大量分子热运动的强烈程度温度大小—温标温标有多种表示，任何一种温标的建立，主要是确定温标的基准点和分度方法。工质的基本状态参数——温度和比体积摄氏温标常见：热力学温标工质的基本状态参数——温度和比体积01摄氏温标

摄氏温标以标准大气压下纯水的冰点温度为基准点，并定义其温度为0摄氏度，沸水的温度为100摄氏度建立的温标，符号为t，单位为℃。摄氏温标是日常生活中常用的温标形式。摄氏温标是经验温标，它依赖于测温物质的性质。（因此当选用不同的测温物质的温度计、采用不同的物理量作为温度的标志来测量温度时，除了冰点这个基准点，其它的温度都有细小的差异。）工质的基本状态参数——温度和比体积01摄氏温标

摄氏温标以标准大气压下纯水的冰点温度为基准点，并定义其温度为0摄氏度，沸水的温度为100摄氏度建立的温标，符号为t，单位为℃。经验温标不能作为度量温度的标准。摄氏温标t可大于0，可小于0，也可以等于0。工质的基本状态参数——温度和比体积02热力学温标

是建立在热力学第二定律基础上的，是一个完全不依赖于任何测温物质性质的完全客观的温标，用这种温标确立的温度称为热力学温度。其符号为T，单位是K（开尔文）。以水的汽、液、固三相共存的状态点——三相点为基准点，并定义其温度为273.16K。工质的基本状态参数——温度和比体积02热力学温标

是建立在热力学第二定律基础上的，是一个完全不依赖于任何测温物质性质的完全客观的温标，用这种温标确立的温度称为热力学温度。每1K为水三相点温度的1/273.16。热力学温标是基本温标，其值只能大于0，极限等于0。工质的基本状态参数——温度和比体积两种温标的温度间隔完全相同，只是零点的定义不一样而已，即热力学温度的273.15K为摄氏温标的零点，这是因为水的三相点（273.16K）比一个标准大气压下水的冰点（273.15K）高0.01K的缘故。两种温标的关系：t（℃）=T（K）-273.15

摄氏温标和热力学温标都可表示温度的大小，但作为状态参数使用的只能是热力学