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工程热力学和传热学 第一篇 工程热力学 Engineering Thermodynamics 工程热力学是研究什么的？ What the Engineering Thermodynamics study for? 我们为什么要学习工程热力学？ Why we study Engineering Thermodynamics？ 第一章 概 论 Introduction 第一节 热能及其利用 第二节 热能在热机中的转化过程 第三节 工程热力学的研究对象、内容和方法 第一节 热能及其利用 直接利用：烘干、蒸煮、采暖、溶化等。 间接利用：热能→其他形式的能量（如：机械能、电能——热力发电厂、以及车辆、船舶、飞机等的动力装置） 热能的间接利用中，能量的转换是能量利用的前提。 热动力装置工作的实质（热能动力过程的任务）：热能→机械能（电能） 历史上，蒸汽机的应用，引起了历史上著名的“工业革命”。 现代社会中，所消耗的机械能（电能）绝大多数是由热能转换而来的（热力发电厂、核电厂、汽轮机、内燃机、燃气轮机以及火箭发动机等）。 第二节 热能在热机中的转换过程 1.内燃动力装置 2.蒸汽动力装置 原理，构造均不同。但是 共同本质：由媒介物通过吸热—膨胀作功—排热 1 相同的能量转换形式 化学能 热能 机械能 2 工质 3 排热 二、制冷装置中热量从低温处传递到高温处的过程 制冷：以消耗机械功或其它形式的能量为代价，使物体获得低于环境的温度并维持该低温。 工质(working substance; working medium) 定义：实现热能和机械能相互转化的媒介物质 对工质的要求: 1）膨胀性; 2）流动性 3）热容量 4）稳定性，安全性 5）对环境友善 6）价廉，易大量获取 第三节 工程热力学的研究对象、内容和方法 方法： 1）宏观方法；(宏观热力学或经典热力学) 2）微观方法；(微观热力学或统计热力学) 宏观方法:即不考虑物质的微观结构，而是从宏观现象出发来描述客观规律。用宏观物理量（状态参数）来描述物质所处的状态。优点是直观、可靠。 统计热力学采用微观方法，优点是物理概念清楚。 热力学（经典热力学）：研究能量（特别是热能)性质及其转换规律的科学。 工程热力学：热力学的一个分支，着重研究热能与机械能相互转换（热功转换）的规律。 具体的工程应用 节能潜力的评估 露点及控制 油船中剩余舱容的确定 第二章 基本概念 Chapter 2 Basic Concepts 第一节 热力系统 第二节 热力状态及状态参数 第三节 热力过程 第四节 热力循环 数学分析（某试卷上拷贝过来的）： 收敛 、条件收敛、绝对收敛、极限 、连续 、 单调增、函数 、曲线积分 、可积函数 、间断点 、二阶导数 、级数 、一阶连续可微函数 、偏导 ，等等。 第一节 热力系统Thermodynamic system 二、系统的类型 （2）闭口系统： closed?system 系统与外界无物质交换 闭口系统具有恒定质量，但具有恒定质量的系统不一定都是闭口系统 。 （3）绝热系统：adiabatic system 系统与外界没有热量交换. （4）孤立系统：isolated system系统与外界既没有物质交换，也没有热和功的交换。 2.按系统内部状况分类 第二节 热力状态及状态参数 一、状态及状态参数 状态：热力系统在某一瞬间所处的宏观物理状况 状态参数：描述系统宏观特性的物理量 区别平衡与稳定：外圆绝热的?均匀金属棒两端与两个恒温热源T1、T2接触，?T1T2 ，则金属棒某截面的温度如下图。?稳定导热问题。?取金属棒为系统，由于它受外界影响，且金属棒内、外存在不平衡势，故是处于稳定状态而不是处于平衡状态。若去掉热源，金属棒不受外?界影响，最终整个金属棒温度T＝1/2（T1＋T2）?这时金属棒达到了平衡态。或两热源温度相等，?外界作用的平均效果为零，金属棒也处于平衡态。 区别平衡和均匀：例如水和水蒸气组成的系统，不受外界的影响，系统的宏观?性质不随时间变化，处于平衡状态。其中每一部分是均匀的，但整个系统是不均匀的。所以系统平衡不一定均匀。对于单相系，忽略重力?场的影响，可认为是均匀的，可用统一的、确定的状态参数描述系统状态。 3.基本状态参数