thermal foundation (Zhang X UE学) chapter 1.ppt

第一篇 工程热力学;第一章 基本概念 ;热力系统：;（2）开口系统：与外界有物质交换的系统。系统的容积始终保持不变，也称为控制容积系统。 （3）绝热系统：与外界没有热量交换的系统。 （4）孤立系统：与外界既无能量（功量、热量）交换又无物质交换的系统。 ;1-2 平衡状态及基本状态参数;（3）状态参数 用于描述系统平衡状态的物理量称为状态参数，如温度、压力、比体积等。 状态参数的特点：当状态确定时，状态参数的数值也随之确定；反之亦然。 （4）非平衡状态 系统内部存在不平衡势（温差或压差），因此存在能量或质量传递的宏观物理状况。 非平衡状态不能用状态参数来描写。 ; 2. 基本状态参数 工程热力学中常用的状态参数有压力、温度、比体积、比热力学能、比焓、比熵等。 其中可以直接测量的状态参数有压力、温度、比体积，称为基本状态参数。;（1）压力 单位面积上所受到的垂直作用力（即压强）。单位为Pa （帕），1 Pa =1 N/m2 。 压力测量：;（2）温度 1）温度的物理意义 温度是反映物体冷热程度的物理量。温度的高低反映物体内部微观粒子热运动的强弱。 当两个温度不同的物体相互接触时，它们之间将发生热量传递，如果没有其它物体影响，这两个物体的温度将逐渐趋于一致，最终将达到热平衡（即温度相等）。所以温度是热平衡的判据 。; 2）热力学第零定律 如果两个物体中的每一个都分别与第三个物体处于热平衡，则这两个物体彼此也必处于热平衡。;摄氏温标: 瑞典天文学家摄尔修斯（Celsius）于1742年建立。用摄氏温标确定的温度称为摄氏温度，用符号t 表示，单位为℃ 。 ①规定：在标准大气压下，纯水的冰点温度为0℃，纯水的沸点温度为100℃； ②选择水银的体积作为温度测量的物性，认为其随温度线性变化； ③将0～100℃温度下的体积差均分成100份，每份对应1℃ 。 纯水的三相点（固、液、汽三相平衡共存的状态点）温度为0.01℃。;热力学温标（绝对温标）: 英国物理学家开尔文（Kelvin）在热力学第二定律基础上建立，也称开尔文温标。 用热力学温标确定的温度称为热力学温度，用符号T 表示，单位为 K（开）。 热力学温标取水的三相点为基准点，并定义其温度为273.16 K。温差1K相当于水的三相点温度的1/273.16。 热力学温标与摄氏温标的关系： t = T – 273.15 K 温差：1 K = 1 ℃ 国际单位制（SI）采用热力学温度T 作为基本状态参数。;（3）比体积 定义：单位质量的工质所占有的体积，用符号v表示，单位为 m3/kg 。 密度：单位体积的工质所具有的质量，用符号? 表示，单位为 kg/m3 。 比体积和密度二者相关，通常用比体积作为状态参数 。;1-3 状态方程与状态参数坐标图 ;（3）状态参数坐标图 以独立的状态参数为坐标的坐标图。;1-4 准平衡过程和可逆过程 ;（3）可逆过程 如果系统完成了某一过程之后可以沿原路逆行回复到原来的状态，并且不给外界留下任何变化，这样的过程为可逆过程。;1-5 功量与热量 ;单位质量工质所作的膨胀功用符号 w 表示，单位为J/kg 或 kJ/kg。 膨胀：dv 0，w 0； 压缩：dv 0，w 0。;2. 热量、熵与示热图 （1）热量 系统与外界之间依靠温差传递的能量称为热量，符号为Q ，单位为J 或kJ。 单位质量工质所传递的热量用q 表示，单位为J/kg或 kJ/kg。 热量正负的规定：系统吸热时q 0；系统放热时q 0 。 热量和功量都是系统与外界在相互作用的过???中所传递的能量，都是过程量而不是状态量。; （2）比熵 在可逆过程中，系统与外界交换的热量与功量的计算公式具有相同的形式。 功量： 热量：  s 称为比熵。比熵同比体积 v 一样，是工质的状态参数。 比熵的定义式： （可逆过程）  即：在微元可逆过程中，工质比熵的变化等于单位质量工质与外界所交换的热量除以工质的热力学温度所得的商。 比熵的单位为J/ (kg·K) 或 kJ/ (kg·K) 。; 对于质量为m的工质： S为质量为m的工质的熵，单位是J/K。 根据比熵（或熵）的变化，可以判断一个可逆过程中系统与外界之间热量交换的方向： 当ds＞0时，则 δq＞0，系统吸热； 当ds＜0时，则 δq＜0，系统放热。 当ds＝0时，则 δq＝0，系统绝热，定熵过程。 ; （3）示热图（T-s图） 在可逆过程中，单位质量