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哈工大工程热力学教案

目录课程介绍与教学目标热力学基本概念与定律热力学性质与计算热力循环与热效率热力设备与系统分析工程热力学应用实例课程总结与展望

01课程介绍与教学目标

工程热力学课程简介工程热力学是热力学的一个分支，主要研究热能与机械能相互转换的规律及其应用。课程内容包括热力学基本概念、热力学第一定律、热力学第二定律、理想气体与实际气体的性质、气体动力循环与制冷循环等。工程热力学是能源与动力工程、机械工程等专业的核心课程，对于培养学生的工程素养和创新能力具有重要意义。

掌握热力学基本概念和基本原理，理解热能与机械能相互转换的规律。01教学目标与要求能够运用热力学第一定律和第二定律分析热力过程和热力循环。02熟悉理想气体与实际气体的性质及其在工程中的应用。03了解气体动力循环和制冷循环的原理和特点，能够分析和计算简单的热力过程。04培养学生的工程素养和创新能力，提高学生分析和解决工程问题的能力。05

本课程共32学时，包括课堂讲授、实验和课程设计等环节。其中，课堂讲授主要介绍工程热力学的基本概念和基本原理；实验环节通过实验操作和数据分析，加深学生对理论知识的理解；课程设计环节要求学生综合运用所学知识，完成一个实际工程热力学问题的分析和设计。课程安排本课程采用闭卷考试的方式进行考核，考试内容涵盖课程所有知识点。同时，结合学生的平时成绩、实验报告和课程设计成果进行综合评定。考核方式课程安排与考核方式

02热力学基本概念与定律

01表示物体冷热程度的物理量，是物体分子热运动的宏观表现。温度02在热传递过程中所传递内能的多少，反映了热传递过程中内能的改变。热量03物体内部所有分子做无规则运动所具有的动能和分子势能的总和，与物体的温度、体积和物质的量有关。内能温度、热量与内能

热力学系统研究对象内所有物质的集合，与外界环境有明确的界限。热力学过程系统状态发生变化时所经历的全部过程，包括等温过程、等压过程、等容过程和绝热过程等。准静态过程系统状态变化非常缓慢，以至于在每一瞬间系统都接近于平衡态的过程。热力学系统与过程

表述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。实质揭示了能量守恒和转换定律在热力学中的应用，即热能与机械能之间的转换满足能量守恒定律。应用用于分析各种热力学过程中的能量转换和传递情况，如热机、制冷机等。热力学第一定律

表述不可能把热从低温物体传到高温物体而不产生其他影响，或不可能从单一热源取热使之完全转换为有用的功而不产生其他影响，或不可逆热力过程中熵的微增量总是大于零。实质揭示了自然界中与热现象有关的宏观自然过程的方向性，即不可逆性。应用用于分析各种热力学过程的可逆性和不可逆性，以及热力学效率等问题。热力学第二定律

03热力学性质与计算

热力学性质详细讲解温度、压力、比容、内能、焓、熵等热力学性质的定义、物理意义和测量方法。热力学状态方程阐述理想气体状态方程和真实气体状态方程，以及状态方程的应用。热力学系统及其分类介绍热力学系统的定义，阐述闭口系统和开口系统的特点，以及绝热系统、孤立系统和热源、热汇等概念。工质的热力学性质

010203热力学第一定律介绍热力学第一定律的实质，阐述内能、功和热量等概念，以及它们在热力学过程中的意义。热力学第二定律阐述热力学第二定律的实质，介绍可逆过程和不可逆过程的概念，以及熵增原理。理想气体过程计算详细讲解等容过程、等压过程、等温过程和绝热过程等理想气体过程的计算方法和特点。热力学过程计算

介绍T-s图、p-v图和h-s图等热力学图表的构成原理和使用方法。热力学图表热力学图表的应用热力学计算实例阐述热力学图表在热力过程和热力循环分析中的应用，包括蒸汽动力循环、制冷循环和热泵循环等。通过实例详细讲解热力学计算的方法和步骤，包括热效率计算、熵产计算和热经济性分析等。030201热力学图表及其应用

04热力循环与热效率

03热力循环评价指标热效率、?效率等，用于评价循环性能优劣。01热力循环定义由一系列热力过程所组成的封闭过程，其中工质经历状态变化并回到初始状态。02热力循环分类根据工质状态变化的不同，可分为开口循环和闭口循环；根据循环目的不同，可分为动力循环和制冷循环。热力循环基本概念

卡诺循环定义卡诺循环与热效率计算由两个可逆定温过程和两个可逆绝热过程组成的理想循环。卡诺定理在相同的高温热源和低温热源之间，所有可逆循环的热效率都相等，且等于卡诺循环的热效率。η=1-T2/T1，其中T1和T2分别为高温热源和低温热源的温度。卡诺循环热效率计算

实际循环与理想循环差异实际循环中存在不可逆因素，如摩擦、传热温差等，导致实际循环效率低于理想循环。实际循环优化方法通过减少不可逆因素、提高工质性能、改进循环结构等方式优化实际循环，提高热