高等工程热力学(研究生学习).ppt

《高等工程热力学》 能源——为人类提供能量和动力的物质资源。 常见能源有：化石能、水力能、太阳能、风能、地热能、海洋能、核能等 绝大多数能源都是以热能的形式为人类服务，但我们需要的却主要是动力。 人类利用热能目前主要有两种形式： (1) 热能的直接利用——能的形式不发生变化；如：取暖、烘烤、冶炼、蒸煮等。 (2) 热能的间接利用——能的形式发生变化，转变为机械能、电能等；如：热力发电厂、内燃机等，主要用于交通运输、机械制造等。 热能利用的历史就是一部人类的发展史： 第一章：热能转变的基本概念 1.热力系、状态和状态参数 1.1. 热力系与工质 ⑴ 热力系——人为地选取一定范围的物质作为研究对象，这个对象称为热力系统（system）。 ⑵ 外界——热力系以外的物质（也称为环境）。 ⑶ 边界——热力系与外界的交界面（界面）。 边界可以是假设的，也可以是真实的；可以是固定的，也可以是运动的。 ⑷ 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）。 ⑸ 开口系——与外界有物质或能量交换的热力系 ⑹ 绝热系——热力系与外界无热量交换（但有其它能量交换，如功） ⑺ 孤立系——热力系与外界无任何能量和物质交换。 ⑻ 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. ⑼ 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）。 ⑽单元系、均相系、多元系、均匀系、非均匀系、复相系等。 ⑾工质——用来实现能量相互转换的媒介物质称为工质。 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。 1.3.基本状态参数 常用的状态参数：压力p，比容v ，温度Ｔ，内能U ， 焓Ｈ，熵Ｓ。 基本的热力学参数:比容v ，压力p，温度Ｔ. （１）比容 比容是单位质量的物质所占有的容积。 若m(kg)物质占有的容积为Ｖ(m3)，则比容为： 密度是单位容积内所含物质的量。 （２）压力p（Ｐa） 压力是指单位面积上所承受的垂直作用力。 p=F/A (N/m2) 常用单位有： kPa; Mpa; mmHg; atm; 托 通常用压力表或真空表测量流体压力. 绝对压力（p）——物质的真实压力。 大气压力（pb）——大气环境的真实压力。 表压力（pg）——压力表上读到的压力。 真空度（pv）——真空计上的读数。 表压力与真空度均是环境压力与绝对压力的差，所以 当p＞pb时，p＝pg＋pb 当p＜pb时，p＝pb－pv （３）温度 温度是物体冷热程度的标志 温度概念的建立以热力学第零定律为依据。 第零定律：Ａ与Ｂ处于热平衡；Ｂ与Ｃ处于热平衡，则Ａ与Ｃ必然处于热平衡。 Ａ Ｂ Ｃ 温度是决定系统间是否处于热平衡的物理量。 温度的意义 温度的热力学定义：决定一个系统是否与其它系统处于热平衡的宏观性质。处于热平衡的各系统温度相同。 温度的热力学定义提供了温度测量的依据，即被测物体与温度计处于热平衡时，就可以从温度计的读数确定被测物体的温度值。 温度测量和温度计 温度计测温原理：当一个物体的温度改变时，物体的其它性质也将随之发生变化，可根据这些变化性质中的某些参数测量物体的温度，指明温度的数值。 温 标 为了给温度的测量赋予一定数值，必须科学地建立起一套规则，把不同的温度指定不同的数值,这就是所谓的温标。 华氏温标：(氯化铵)盐水混合物的冰点温度为0℉，人体温度为100℉； 摄氏温标：将1个标准大气压下水的冰点和蒸气点之间的温度等分为100℃，并以冰点作为0℃。 经验温标的问题： 什么叫做均分？ 即假定了一种物质的某一性质与温度成线性关系。如果这样，其他物质的这一性质，或者同一物质的其他性质就不一定也和温度成线性关系。 使用不同的物质作为测温的工质得到不同的结果； 热力学温标：从热力学第二定律出发得到的绝对温标，与任何工质无关，是一种理论温标； 热力学温标与其它温标 利用某些气体在低压下,压力或容积随温度的变化是确定温标的最佳选择； 理想气体温标其定义与热力学温标一致，是其一级近似，不过是一种经验温标； 定容式温度计的测量原理： 理想气体温标应用 1.4.状态方程 两个相互独立的状