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第一篇 工程热力学  第一章 基本概念和定义 1-1、热力系统（系统） 另外，也可按系统内部状况的不同，将系统分为均匀系（各部分化学成分和物理性质均匀一致）与非均匀系；单相系（单一物相）与复相系；单元系（纯物质，空气可看作纯物质）与多元系等。 1-2、工质的热力状态及其基本状态参数 1-3、平衡状态、状态公理及状态方程 常用的气体状态参数图为： 1-4、 准平衡（准静态）过程和可逆过程 第二章 热力学第一定律 2-3、功量与热量 2-4、热力学第一定律及其解析式 二、稳定流动系统能量方程 q=Δu+w 讨论： 本题求解过程说明了正确确定系统的重要性，分析问题不同, 系统选取不同, 能量方程不同; 在使用能量方程分析计算时, 注意单位的统一和功量、热量的正负号。 作业: 2.2、2.9、2.12 2、可逆过程容积功及图示 ? W＝F·dx＝p·A·dx＝p dV 由1→2时 ， 对1?kg工质： 规定：膨胀功为正，压缩功为负。 显然 w1-a-2≠ w1-b-2 结论： 1）可逆过程的容积功可由 p－??图上过程线下的面积表示； 2）功是过程函数，不是状态参数 ，微量 记作 ? w 或 ? W。 二、热量 1、定义：由于系统内外存在温差而通过系统边界传递的能量。 规定：系统工质吸热为正、放热为负。 结论：热量是过程函数，微量记作 ? q 或 ? Q。 热量在温熵（T- s）图中的表示 1）功、热类比： 在可逆过程中： 过程推动力 衡量能量交换的尺度 功量 p d? 热量 T ds 熵符号：s 由 2）s 的定义式 J/(kg·k) ——可逆过程适用 式中 s——1?kg工质的熵，称为比熵。 q——1?kg工质的吸（放）热量。 对 m?kg工质： T——工质的绝对温度。 J/k T q ds d 1 * 注意：在不可逆过程中， 3）T－s 图 ?q＝T·ds（微元面积） （过程线下面积） 可逆过程 结论：对可逆过程，热量可由T-s 图中过程线下的 面积表示。 对m?kg工质： 显然过程中：ds0→?q0，吸热 ds0→?q0，放热 ds＝0→?q＝0，绝热 结论：对可逆过程，熵变是判断系统工质与外界有无热量交换及热流方向的判据。 注意：热量与热能不同。热量是指在热力过程中传递的一种能量，而热能则是指物体内部分子热运动所具有的能量，热能可储存于系统内部，即所谓的热力学能。热量是过程量，而热能是状态量。 3、通过比热容计算热量 可逆过程 式中 c ——比热容，J /(单位物理量 ·K) 以质量作为物量单位时： ， c ——质量比热容，J /(kg ·K) 热力学第一定律是人类从长期实践经验中总结得到的自然界最重要、最普遍的基本定律，适用于一切工质和一切热力过程。对于不同的具体问题，可以表达为不同的数学表达式。 一、闭口系能量方程 对如图所示的闭口系： 根据能量守恒原理： 加入系统的热量－系统对外做的功＝系统总储能增量 即 或 因此，对静止的闭口系： 上述各量均为代数量. 在工程上，比较常见的情况是闭口系工质在状态变化过程中，系统宏观动能和宏观位能为零或变化量近似为零，这种情况可看作静止的闭口系，系统总储能的变化就是热力学能的变化。 对1?kg工质： 静止闭口系能量方程式 对微元过程： 或 适用于任何工质、任何过程 对可逆过程： 由 ， → ， 静止闭口系能量方程式为： ∴ 如前所述，由于工程上大多数情况下的闭口系都可看作静止的闭口系，所以常将静止闭口系的能量方程简称为闭口系能量方程，反而对运动的闭口系要特别说明。由闭口系能量方程，可以看到，包括工质内热能（热力学能）和外热能（从外界获得的热量）的热能与机械能的相互转换必须依靠工质的容积变化，因此闭口系能量方程清晰地反映了热能与机械能相互转换的基本原理和关系，因而称之为热力学第一定律基本表达式。 例： 空气向