工程热力学与传热学2)基本概念.ppt

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。