工程热力学0绪论

1、工程热力学Engineering Thermodynamics,张小彬 哈尔滨工程大学建筑工程学院 建筑环境与设备工程教研室（11#1016） 电话E-mail：,绪 论,一、课程的性质,工程热力学是建筑环境与设备工程、飞行器动力工程专业的一门重要专业基础必修课，是学习其他专业基础课和专业课的基础。,二、课程的意义,学习本课程的重要意义,人类面临的危机,粮食,环境,和平,学科交叉,继续深造的基础 （工作和学习）,后续课程的基础,能源,现有能源种类,化学能 风能 水能 太阳能 地热能 原子能,煤炭、石油、天然气,汽车、电池,风力发电,水力发电,热泵,核电厂、核动力,热能

2、的利用,热能是能源利用的主要形式 直接利用 热利用 间接利用 动力利用,取暖、做饭,汽车、轮船、飞机等,三、研究内容,工程热力学是研究热能与其它形式能量相互转换规律的学科 研究的主要对象是能量转换，特别是热能转化成机械能的规律和方法，以及提高转化效率的途径，以提高能源利用的经济性 研究内容： 能量转换的客观规律； 工质的基本热力性质； 热工设备的工作过程；,三、研究内容,1、基本概念与基本定律 热力系统、状态参数、平衡态、热力学第一定律、热力学第二定律等。 2、能量的转化过程 热能在热机中转化为机械能的过程 3、常用工质的性质 4、化学热力学方面的问题,四、研究方法,1、宏观研究方法 特点：以

3、热力学第一定律和第二定律等基本定律为基础采用抽象、概括、理想化和简化的方法，抽出共性、突出本质、建立分析模型，推倒有用的公式，得到若干重要结论。 优点：可靠 有大量的实验作为基础 缺点：不能给出“为什么” 工程热力学又称为经典热力学、宏观热力学,四、研究方法,2、微观研究方法 应用统计法则和概率法则 温度的高低 压力 统计热力学和微观热力学 优点：可以解决热现象的本质 缺点：复杂，不直观,五、热力学发展简史,1、十七、十八世纪“热质说”占统绐地位； 热是一种无质量、无体积的流质，叫热质或热素。高温物体内部热质多，低温物体的热质少。当热质从高温物体流入低温物体，前者温度降低，后者温度升高。 17

4、98年，英籍物理学家伦福德在一篇题为摩擦产生热的来源的调研中讲述了他的机械功生热的实验。 1799年，英车科学家戴维进行了这样的实验：在一个同周围环境隔离开来的真空容器里，合两块冰互相摩擦熔解为水，而水的比热比冰还高。,2、温标的出现：促进了量热技术的发展 1714年 华氏温标： 定义 水的冰点：32F，汽点212 F 1742年 摄氏温标： 定义 水的冰点：0C，汽点100 C 3、蒸汽机发明 1784 英国 瓦特 4、19世纪上半叶，基于改进蒸汽机的实践要求-“热力学”出现 1840-1851： 迈耶、焦耳等人建立 热力学第一定律 1850-1851：克劳修斯、汤姆逊等提出 热力学第二定律

5、 5、20世纪上半叶：热力学发展了物理热力学、化学热力学、生物热力学和统计热力学等,学习方法,建议在学习中 掌握几个“基本”：基本概念，基本定律，基本方法，基本应用。 抓好几个环节：预习/听课；笔记/复习；习题/小结。 建议学习方法 抓住主线索 深刻理解工程热力学的宏观研究方法 重视习题,教材及参考书,教材： 沈维道、蒋智敏、童钧耕编，工程热力学（第三版），高等教育出版社，2001.6 手册： 严家騄、余晓福著，水和水蒸气热力性质图表，高等教育出版社，1995.5 参考书： 曾丹苓、敖越、张新铭、刘朝编，工程热力学（第三版），高等教育出版社，2002.12 何雅玲编，工程热力学精要分析及典型题

6、精解，西安交通大学出版社，2000.4,代表性科学家,瓦特（James Watt, 1736-1819) 改进了蒸汽机，研制出高于大气压的蒸气和配有独立冷凝器的单缸蒸汽机，大大提高了蒸汽机的效率。,代表性的科学家,萨迪卡诺(NLSadi Carnot，17961832年)。 法国科学家，其主要贡献是创立理想热机理论。1824年6月12日发表关于火的动力一书，在这部著作中提出了“卡诺热机”和“卡诺循环”的概念及“卡诺原理”（现在称为“卡诺定理”）。 1831年，卡诺开始研究气体和蒸汽的物理性质。 1832年8月24日染上霍乱而病逝,代表性的科学家,迈耶(J. R. Mayer，18141878年

7、)德国物理学家。1851年迈耶出版了论热的机械当量一书，详细地总结了他的工作。1878年3月20日迈尔因右臂结核感染在海尔布逝世。迈耶从一般哲学方面即自然力的相互联系方面提出能量守恒的概念，焦耳从实验方面1843年测定了热功当量值，而亥姆霍兹则是从物理理论方面论证了能量转换的规律性。所以，提出能量守恒定律的荣誉通常归之于亥姆霍兹、迈耶和焦耳三人。 迈耶公式,代表性的科学家,开尔文,英国物理学家、发明家。 热力学的主要奠基人之一。 1848年创立了热力学温标。开尔文(开氏)温标 1851年他提出热力学第二定律； 1852年他与焦耳合作发现了焦耳汤姆孙效应。 威廉汤姆森 他一生发表论文多达600余篇，取得70种发明专利,代表性的科学家,克劳修斯(R. J. E. Clausius，18221888年)，德国物理学家。 将热力学过程遵守的能量守恒定律归结为热力学第一定律，并第一次引人热力学的一个新函数U； 热力学第二定律克劳修斯说法 提出了熵，同时提出克劳修斯不等式和“熵增原理”， 1851年从热力学理论论证了克拉珀龙方程。,代表性的科学家,朗肯(W.J.M. Rankine，18201872年)，英国科学家。 1859年出版蒸汽机和其它动力机手册，是第一本系统阐述蒸汽机理论