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必威体育精装版精品工程热力学教案

CATALOGUE目录工程热力学基本概念与原理热力学第一定律热力学第二定律理想气体性质与过程热力循环与热效率工程热力学应用实例分析

01工程热力学基本概念与原理

热力学系统及其分类孤立系统与外界没有物质和能量交换的系统。封闭系统与外界只有能量交换，没有物质交换的系统。开放系统与外界既有能量交换，又有物质交换的系统。

热力学第一定律能量守恒与转换定律。表明热量可以从一个物体传递到另一个物体，也可以与机械能或其他能量互相转换，但是在转换过程中，能量的总值保持不变。热力学第二定律热量传递的方向性。指出热量可以自发地从高温物体传递给低温物体，但不可能自发地从低温物体传递给高温物体而不引起其他变化。热力学基本定律

热力学过程系统从一个状态变化到另一个状态所经历的过程，包括等温过程、等压过程、等容过程、绝热过程等。热力学性质描述系统状态的物理量，如温度、压力、体积、内能等。热力学循环由一系列热力学过程组成的闭合路径，如卡诺循环、布雷顿循环等。这些循环在工程热力学中具有重要的应用，如热机、制冷机等。热力学性质与过程

02热力学第一定律

能量不能凭空产生或消失，只能从一种形式转化为另一种形式。在一个孤立系统中，总能量始终保持不变。能量转化过程中，各种形式的能量在数量上保持平衡。能量守恒原理

热力学第一定律表达式ΔU+Δ(mv^2)/2+Δ(mgh)=Q-W，其中m表示系统质量，v表示系统速度，h表示系统高度。对于开口系统，热力学第一定律表达式需要考虑系统与外界…ΔU=Q-W，其中ΔU表示系统内能的变化，Q表示系统与外界交换的热量，W表示系统对外界所做的功。热力学第一定律的表达式为ΔU=Q。对于闭口系统，热力学第一定律表达式可简化为

当系统与外界没有热量交换时，即Q=0，则ΔU=-W，表示系统内能的变化等于系统对外界所做的功的负值。当系统与外界没有功的交换时，即W=0，则ΔU=Q，表示系统内能的变化等于系统与外界交换的热量。闭口系统能量方程为：ΔU=Q-W，表示系统内能的变化等于系统与外界交换的热量减去系统对外界所做的功。闭口系统能量方程

开口系统能量方程为：ΔU+Δ(mv^2)/2+Δ(mgh)=Q-W，表示系统内能的变化加上系统动能和势能的变化等于系统与外界交换的热量减去系统对外界所做的功。当系统与外界没有热量和功的交换时，即Q=0且W=0，则ΔU+Δ(mv^2)/2+Δ(mgh)=0，表示系统内能的变化加上系统动能和势能的变化等于零。当系统与外界有热量交换但无功的交换时，即Q≠0且W=0，则ΔU+Δ(mv^2)/2+Δ(mgh)=Q，表示系统内能的变化加上系统动能和势能的变化等于系统与外界交换的热量。开口系统能量方程

03热力学第二定律

0102热力学第二定律表述热力学系统内的不可逆过程总是自发地向着熵增加的方向发展。不可能从单一热源吸热并全部用来做功，而不引起其他变化。

在两个温度恒定的热源之间工作的可逆热机，其效率只与两个热源的温度有关，而与工作物质无关。卡诺循环在相同的高温热源和低温热源之间工作的一切可逆热机，其效率都相等，与工作物质无关。卡诺定理卡诺循环与卡诺定理

表示系统无序程度的物理量，符号为S。对于可逆过程，熵保持不变；对于不可逆过程，熵总是增加的。在孤立系统中，一切不可逆过程必然朝着熵增加的方向进行。这是热力学第二定律的另一种表述方式。熵与熵增原理熵增原理熵

热力学温标是一种不依赖于测温物质且定义方式更为严格的温标，符号为T，单位为开尔文（K）。温度表示物体冷热程度的物理量，是热力学系统的重要参量之一。在热力学温标下，温度与热量和功的转换关系更为明确。热力学温标与温度

04理想气体性质与过程

123pV=nRT，其中p为压强，V为体积，n为物质的量，R为通用气体常数，T为热力学温度。理想气体状态方程表达式适用于稀薄气体，即气体分子间距离较大，分子间相互作用力可忽略不计。理想气体状态方程的适用条件用于计算气体的压强、体积、温度等热力学参数，以及进行气体过程的热力学分析。理想气体状态方程的应用理想气体状态方程

定义为单位质量的物质温度升高1K所需吸收的热量。理想气体的定压比热容和定容比热容分别为Cp和Cv，且满足Cp-Cv=R。理想气体的比热容定义为系统内部分子热运动的动能和分子间相互作用的势能之和。对于理想气体，其热力学能仅与温度有关。理想气体的热力学能通过测量气体的比热容，可以计算其热力学能的变化。同时，比热容也是研究气体热力学过程的重要参数。比热容与热力学能的关系理想气体比热容及热力学能

理想气体混合物的定义01由两种或两种以上不同气体组成的混合物，且各组分气体之间不发生化学反应。理想气体混合物