工程热力学与传热学2)基本概念.ppt

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工程热力学与传热学2)基本概念

工程热力学与传热学—《基本概念》 第二章 基本概念 内容要求 掌握热力系统的基本概念和分类; 掌握平衡状态的基本概念和实现的充要条件; 熟悉基本状态参数:压力,温度和比体积; 掌握准平衡过程和可逆过程的基本概念和特征; 掌握过程功和过程热量。 1-1 热力系统 1-1-1 热机中热能转化为机械能的过程 1. 热力发动机(热机) 凡是能将热能转换为机械能的机器统称为热机。 2. 工质 实现热能和机械能转化的媒介物质。 3. 热源 高温热源:工质从中吸收热能的物系。 低温热源:接受工质排出热能的物系。 蒸汽机,蒸汽轮机,燃气轮机,内燃机,喷气发动机。 举例 举例 空气,燃气,水蒸气等。 4. 举例:蒸汽动力装置中热能转变为机械能的过程 高温热源? 低温热源? 热能动力装置的工作过程 1-1-2 热力系统 1. 热力系统 热力学中选取一定的工质或空间作为研究对象。 2. 热力系统的分类 (1)系统与外界是否进行物质交换 a:闭口系统 b: 开口系统 系统与外界之间没有物质交换,只有能量交换。 (控制质量系统) 系统与外界之间既有物质交换,又有能量交换。 (控制容积系统) a: 简单系统 (2)系统与外界之间进行能量交换情况 b: 绝热系统 c: 孤立系统 系统与外界只交换热量和一种形式的功。 系统与外界之间完全没有热量交换。 系统与外界之间既无物质,又无能量交换。 本课程讨论的大部分系统为简单可压缩系统 分析 思考题 分析下面的说法是否正确 1. 闭口系统具有恒定的质量,但具有恒定质量的系统 不一定就是闭口系统。 2. 孤立系统一定是闭口的,反之则不然。 3. 开口系统不可能是绝热系统。 4. 孤立系统一定是绝热系统,但绝热系统不一定都是孤立的。 5. 孤立系统的热力学状态不能发生变化。 答案:1对;2对;3对;4对;5错 1-2 平衡状态及状态参数 1-2-1 工质的热力学状态 1. 工质的热力学状态 工质在热力变化过程中的某一瞬间所呈现的 宏观物理状况。 2. 状态参数 描述工质所处状态的宏观物理量。 状态参数是热力系统状态的单值函数。 状态参数的数值只取决于给定的状态, 与如何达到这一状态的途径无关。 系统的热力学状态 说明 1-2-2 平衡状态 1. 平衡状态 一个热力系统,如果在不受外界影响的条件下,系统的 状态参数不随时间而变化的状态。 a:工质的宏观性质不随时间而变化的状态; b:只有平衡状态,才能用确定的状态参数描述 系统所处的状态; c: 工程热力学只研究平衡状态。 说明 (2)力平衡: 组成热力系统的各部分之间没有相对位移。 条件:是否存在压力差是判断系统处于力平衡的条件。 (3)化学平衡: 化学反应宏观上停止。 条件:反应物和生成物的化学位相等是实现化学平衡 的充要条件。 (1)热平衡: 组成热力系统的各部分之间没有热量传递。 条件:是否存在温度差是判断系统处于热平衡的条件。 2. 充要条件 (4)相平衡 不平衡状态的系统,在没有外界条件的影响下,总会自发 地趋于平衡状态。 只有在系统内部和系统与外界之间一切不平衡的势差都 消失时,系统的一切宏观变化才可停止,热力系统所处的 状态为平衡状态。 3. 结论 思考 两个不同概念:“平衡”和“均匀” 两个不同概念:“平衡”和“稳定” 1-2-3 基本状态参数 1. 温度 (1)温度的含义 (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,则它们彼此也处于热平衡。 (3)温标 温度的数值表示法。 第三个物体可 用作温度计 是标志物体冷热程度的参数。 微观上,温度标志着物质分子热运动的激烈程度。 是衡量系统是否处于热平衡的状态参数。 热力学温标 热力学摄氏温标 定义: t = T – 273.15 ℃ 思考 摄氏温度0℃ = 热力学温度273.15K 。 水的三相点温度 t = 0.01℃。 1K= 水的三相点温度的1/273.16 热力学温度:符号:T,单位:K。 基准点:取水的三相点(纯水固、液、气三相平衡共存的状态点)为基准点。 基准点温度:273.16 K。 最低的温度值接近绝对 0K。

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