华科工程热力学第1章基本概念要素.ppt

* * 进气门打开，排气门关闭。活塞由上端向下端运动，将空气吸进气缸。 进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，活塞把空气压缩得很小，空气的压强更大，温度更高。在压缩冲程末，缸内空气温度已超过柴油的着火点。 * 在压缩冲程末，从喷油嘴喷出的雾状柴油遇到热空气立即猛烈燃烧，产生高温高压的燃气，推动活塞向下运动，并通过连杆带动曲轴转动。 进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，把废气排出气缸。 * 其中，我们用的很多的两个系统 * * * * * 当系统内各部分间不存在温差、不平衡力，以及不平衡的化学势，这时系统就达到了热力学平衡 * 好，现在同学们应该对平衡状态有了充分的了解了，那么你们看这一系统是否处于平衡状态呢？ 稳定不一定平衡，但平衡一定稳定 另外稳定与平衡之间又有一定的联系：一个稳定状态，在外界作用下保持稳定，去掉外界，则必然会自动趋向一个平衡态，而这个平衡态是确定的。 * 系统温度和压力系统，密度却不相同。 * 这就是准静态过程。 * 外界功源可以获得的功，是可利用的，可以再交出来的，但是摩擦这类耗散功不能再交出来，不可用。 * 不可逆因素：摩擦、温差传热、不平衡力作功等 如果内部流体无摩擦、无温度梯度、无力不平衡势，则不论外部是否有不可逆因素，可以认为其内部是可逆的。可以对内部采用可逆的公式来计算 同样如果外部没有不可逆因素，也可以认为外部是可逆的。可以对外部采用可逆的公式来计算 如上面的例子中，若只取小容器中的冰水混合物为对象，则为内可逆，外部可逆，如果取小容器加大容器为研究对象，则内部亦不可逆。 （1）Extensive properties：Good Call! The kinetic energy is a property that depends on the mass. If the mass is greater, then for a given velocity, the kinetic energy will also be greater. （2）Process：Correct. The given statement does describe a process, a change in the state of the air in which both temperature and pressure change. * 一般过程 p1 = p0+重物 T1 = T0 突然去掉重物 最终 p2 = p0 T2 = T0 p v 1 2 . . p，T p0 活塞汽缸装置 假如重物有无限多层 每次只去掉无限薄一层 p v 1 2 . . . 系统随时接近于平衡态 . . . . . . . . 准静态过程 (Quasi-equilibrium processes) 准静态过程 (Quasi-equilibrium processes) 定义：所谓准静态过程是指状态变化过程中的每个中间状态都无限接近平衡状态的过程。 When a process proceeds in such a manner that the system remains infinitesimally(无限小) close to an equilibrium state at all times, it is called a quasi-static, or quasi-equilibrium , process. 实现条件：推动过程进行的势差无限小 系统恢复平衡的能力足够快 准静态过程有实际意义吗？ 既是平衡，又是变化 既可以用状态参数描述，又可进行热功转换 疑问：理论上准静态应无限缓慢，工程上怎样处理？ 准静态过程的工程条件 破坏平衡所需时间 （外部作用时间） 恢复平衡所需时间 （驰豫时间） 有足够时间恢复新平衡 ? 准静态过程 准静态过程的工程应用 例1-1：活塞式内燃机转速 2000转/分，活塞2冲程/转，行程0.15米。 活塞运动速度=2000?2 ?0.15/60=10 m/s 压力波恢复平衡速度（声速）350 m/s 破坏平衡所需时间 （外部作用时间） 恢复平衡所需时间 （驰豫时间） 一般的工程过程都可认为是准静态过程 具体工程问题具体分析。“突然”“缓慢” 活塞式内燃机 摩擦力f的影响 若有摩擦力f 存在，就存在损失 p p外 2 1 系统对外作功W，由于摩擦损失，外界得到的 可以再返还给系统的那部分功，只有W ’W， 而系统此时得到的功为W’’W’ 则外界、系统不能同时恢复原态。 f 摩擦损失的影响 若 f ＝ 0 p p外 2 1 系统对外作功W，外界得到的功可以返还系统的功W ’＝W 则外界、系统同时恢复原态。 §1.6可逆过程 系