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空气动力学基础

(FundamentalsofAerodynamics)

第17讲

热力学基础知识

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热力学的热力学粘性流体运动

物系过程的能量方程

24

热力学热力学

一定律第二定律

一

热力学的物系

热力学体系是指和周围环境的其它物系划开的一个任意形态的物质体

系。这个物系的尺寸必须是宏观的，其与外界的关系是：

1.既无物质交换，又无能量交换，称为隔绝体系；

2.无物质交换，但有能量交换的，称为封闭体系；

3.有物质交换，也有能量交换的，称为开放体系。

高速气流中遇到的情况，绝大多数属于隔绝体系和封闭体系。经典热

力学所处理的都是处于平衡状态下的物系。

（一）状态方程与完全气体假设

热力学指出

任何气体的压强、密度、绝对温度不是独立的，三者之间存在

一定的关系，此函数关系称为状态方程。该方程的具体表达形式

与介质种类、温度、压强的不同有关。对于完全气体的状态方程

为

fp,,T=0

p=RT

此方程称为克拉贝隆方程，R称为气体特性常数，

R=287.053N.m/(kg.K)

（二）内能、焓

气体内能是指分子微观热运动（与温度有关）所包

含的动能与分子之间存在作用力而形成分子相互作用

的内部位能之和。对于完全气体而言，分子之间无作

用力，单位质量气体的内能e仅仅是温度的函数。

一

热力学的物系

在热力学中，常常引入另外一个代表热含量的参数h（焓）。

h=e+

由于表示单位质量流体所具有的压能，故焓h表示单位质量

流体所具有的内能和压能之和。

二

热力学第一定律

热力学第一定律是能量守恒定律在热力学上的具体应用。

其物理意义

外界传给一个封闭物质系统的热量等于该封闭系统内能的增量

与系统对外界所做机械功之和。对于一个微小变化过程，有

dQ=dU+pdV

二

热力学第一定律

这是静止物系的热力学第一定律。其中，dV表示物系的体积变量，p

表示物系的压强。如果用物系的质量去除上式，就变成单位质量的能量方

程。

单位质量流体的能量方程

dq=de+pd