热学基础：温度热量和能量.ppt

浙江大学城市学院 工程分院 第二章 温度、热量和能量 §2.1 温度和第零定律 §2.1.1 　第零定律 第零定律：如果两个热力学系统中的每一个都与第三个热力学系统处于热平衡(温度相同)，则它们彼此也必定处于热平衡。 图中A、B、C为3个质量和组成固定，且与外界完全隔绝的热力系统。将其中的B、C用绝热壁隔开，同时使它们分别与A发生热接触。待A与B和A与C都达到热平衡时，再使B与C发生热接触。这时B和C的热力状态不再变化，这表明它们之间在热性质方面也已达到平衡。 这个定律给出了温度的概念：处在同一热平衡状态的所有的热力学系统都具有一个共同的宏观特征，这一特征是由这些互为热平衡系统的状态所决定的一个数值相等的状态函数，这个状态函数被定义为温度。温度相等是热平衡之必要的条件。 第零定律表明，一切互为热平衡的系统具有一个数值上相等的共同的宏观性质──温度。温度计所以能够测定物体温度正是依据这个原理。 温度计测温原理 需要注意的是： PP10图2.2中的Ｃ＜＜Ａ， 才不至于影响到被测系统A的真实特征． §2.1.2 　温度的认识和测量 §2.1.3 温标（Temperature Scale） 1、华氏温标（℉） 1724年，德国气象仪器制造商华伦海特。 定义水的冰点32度，沸点212度。 2、摄氏温标（℃） 标准状态下冰水混合物划一刻度； 加热水至沸腾时划一刻度； 再百等分； 3、两者关系 ℉=9/5 ℃+32 注意：以上经验温标利用了温度计中水银或酒精的热胀冷缩特性,由于不同物质特性随温度变化的关系各不相同，以及非严格线性关系的影响，经验温标都不是太准确。 4、理想气体温标/绝对温标 4.1 理想气体(ideal-gas) PV=常数（∝T）……..玻意耳定律(压强趋于0的理想气体接近理想气体); 其中，T——热力学温标（开尔文，K），1848年开尔文爵士创立不依赖于任何实际测温介质； P—理想气体压力（帕，Pa），常用单位kPa、MPa、bar（=0.1MPa）； 注：P、V、T为热力系统的基本状态参数。 热力学温标中规定： 1atm，水的冰点和沸点分别为273.16K 和373.16K； 采用水的三相平衡共存点（三相点）为基准点；273.16K(T=273.16+t) 由 T=273.16PV/P3V3, 可以设计定容及定压气体温度计。 0 K是目前能达到的最低温度。 除此之外，还有兰氏温标。 回去自己看例题2-1。 §2.2 热量和功 热质说： 伦福德的炮筒生热；戴维的冰摩擦生热； 有效地支持了热动说，开辟了热学发展的道路。 1、热容（J/K）/比热（J/K.kg） Black 认为不同物体对热具有不同的“亲和性”，引进了热容和比热容的概念。 因为热量与具体运动过程有关，不同的过程有不同的热容，所以通常分为定压比热和定容比热。热物性之一，数值可查附录B4。 热量的计算： 大气压下进行水的加热或冷却过程（定压下）： Q=m cp △t 例题2-2 7）．不同形式的功 体积功 通过工质体积变化，将热能转化为机械能获得的 如前功的定义．　 流动功 工质克服阻力流入,流出系统所做的推动功之和 轴功 通过机械的旋转轴与外界交换的功. 总功-流动功. 技术功 技术上可以利用的能量. 包括轴功,动能和势能的变化,可以用体积功扣除流动功计算. 例题 2-3 2-4 三、热力学能是状态参数 测量 p、V、T 可求出 能量转换与守恒定律： Mayer 、Joule 、Helmholtz 等共同提出了能量守恒与转化定律。 表述： 不消耗任何燃料或动力，却能不断地对外作功的机械叫做第一类永动机（perpetual?motion?machine ）。 能从单一热源（例如大地、海水或空气）不断地吸取热量，把它完全变为有用的功，而不带来其他影响的机械叫做第二类永动机。 它们分别违背热力学第一、第二定律，都是不可能实现的幻想。 四、热力学第一定律基本表达式 加入系统的能量总和－热力系统输出的能量总和= 热力系总储存能的增量 五： 闭口系基本能量方程式 PP27例题2-5： 闭口系统作业题： 2-3、2-6、2-7、 2-8、2-12、2-13、 2-15、2-17、2-19。 六、开口系能量方程 1、推动功(flow work; flow energy) 流动功(flow work; flow energy) 2、焓 (enthalpy) 定义：H=U+pV h=u+pv 单位：J（kJ） J/kg（kJ/kg） 焓是状态参数。 物理意义