第0章 工程力学丨口顾
第 0 章 工 程 热 力 学 І 回 顾
基本概念 、工程热力学研究对象 2、热能转变为机械能的共同途径 由媒介物通过吸热一膨胀作功一排热 3、系统 人为分割出来,作为热力学研究对象的有 限物质系统。 ★闭口系(控制质量cM)一没有质量越过边界。 ★开口系(控制体积CV)一通过边界与外界有 质量交换
一、基本概念 1、工程热力学研究对象 2、热能转变为机械能的共同途径 ——由媒介物通过吸热—膨胀作功—排热 3、系统 ——人为分割出来，作为热力学研究对象的有 限物质系统。 ★闭口系（控制质量CM）—没有质量越过边界 。 ★开口系（控制体积CV） —通过边界与外界有 质量交换
★绝热系与外界无热量交换; 孤立系与外界无任何形式的质能交换。 ★简单可压缩系由可压缩物质组成,无化学反应 与外界只有交换容积变化功的有限物质系统。 4、热力学状态一系统宏观物理状况的综合 状态参数一描述物系所处状态的宏观物理量 a)状态参数是宏观量,只有平衡态才有状参 b)状态参数的特性一状态的单值函数 物理上一与过程无关;数学上一其微量是全微分 c)状态参数分类一广延量;强度量 d)系统两个状态相同的充要条件:所有状参一一对应相等 简单可压缩系:两个独立的状态参数对应相等
★ 绝热系—与外界无热量交换; 孤立系—与外界无任何形式的质能交换。 ★简单可压缩系—由可压缩物质组成，无化学反应、 与外界只有交换容积变化功的有限物质系统。 4、热力学状态—系统宏观物理状况的综合 状态参数—描述物系所处状态的宏观物 理量 a) 状态参数是宏观量，只有平衡态才有状参。 b) 状态参数的特性—状态的单值函数 物理上—与过程无关；数学上—其微量是全微分 c) 状态参数分类— 广延量；强度量 d) 系统两个状态相同的充要条件：所有状参一一对应相等 简单可压缩系：两个独立的状态参数对应相等
5、平衡状态: 若无外界影响系统保持状态参数值不随时间改变 的状态。 热力平衡的充要条件一系统同时达到热平衡和力平衡。 6、可逆过程 ★准静态过程: 偏离平衡态无穷小,随时恢复平衡的状态变化过程。 进行条件:破坏平衡的势无穷小 ★可逆过程:系统可经原途径返回原来状态而在外界不留下 任何变化的过程。 ★可逆=准静态+没有耗散效应 ★一切实际过程不可逆—内部可逆过程
5、平衡状态： 若无外界影响系统保持状态参数值不随时间改变 的状态。 热力平衡的充要条件—系统同时达到热平衡和力平衡。 6、可逆过程 ★准静态过程： 偏离平衡态无穷小，随时恢复平衡的状态变化过程。 进行条件： 破坏平衡的势无穷小 ★可逆过程：系统可经原途径返回原来状态而在外界不留下 任何变化的过程。 ★可逆=准静态+没有耗散效应 ★一切实际过程不可逆——内部可逆过程
7、功 ★热力学定义:通过边界传递的量其全部效果可 表现为举起重物 ★可逆过程功计算: W=δW pAdx=l. pdv ★有用功 W=-,-w 8、热量 定义:仅仅由于温差而通过边界传递的能量。 Q=「7S(可逆过程) 8Q=Tds
7、功 ★热力学定义：通过边界传递的量其全部效果可 表现为举起重物。 ★可逆过程功计算： 2 1 2 2 1 1 δ d d W W pA x p V = = = ★有用功 Wu = W −Wl −Wp 8、热量 定义：仅仅由于温差而通过边界传递的能量。 2 1 d ( δ d Q T S Q T S = = 可逆过程）
9、热力循环 定义:封闭的热力过程 特性:一切状态参数恢复原值 内可逆循环 ≥Or net
9、热力循环 定义：封闭的热力过程 特性：一切状态参数恢复原值 net 1 1 t w q = 2 net 1 q or w = ' 1 net 1 q w = 内可逆循环：
二、气体的性质 1、理想气体 ★状态方程 py=mRT ★比热容 g 8Q du dy C=im +p △7→0△TdT OT av dT L →du=c,dT dT dh →dh=cdT dT
二、气体的性质 1、理想气体 ★状态方程 g pV mR T = ★比热容 0 δ lim T d q Q c → T T = = d v T d u u v c p T v T = + + d d d d V V u c u c T T = = d d d d p p h c h c T T = =
★迈耶公式和比热容比 R ★利用比热容计算热量 ★理想气体的热力学能和焓仅是温度的函数
p V g c c R − = ★迈耶公式和比热容比 = V p c c g g 1 1 1 p V c R c R = − = − ★利用比热容计算热量 ★理想气体的热力学能和焓仅是温度的函数
★理想气体的熵 aS 6\ T J/(kg. K )orJ/(mol K)I ∫c+Rhn 2 dT RI △ d b +c 理想气体变比热熵差计算 △s=s0-s0-Rln g
★理想气体的熵 δ d J/(kg K) J /(mol K) q s or T = 可逆 2 2 g 1 1 d V ln T v c R T v + 2 2 g 1 1 d p ln T p c R T p − 2 2 1 1 d d p V v p c c v p + 2 1 = = s sd 理想气体变比热熵差计算 0 0 2 2 1 g 1 ln p s s s R p = − −
2、水蒸气 ★饱和状态 T分ps ★使未饱和液达饱和状态的途径: tp,()-保持t不变,p ★干度湿蒸汽中干饱和蒸汽的质量分数,用表示。 XX 液
2、水蒸气 ★饱和状态 s s T p ★使未饱和液达饱和状态的途径： (t, p) t t s (p)−保持p不变，t p ps (t)−保持t不变，p ★干度——湿蒸汽中干饱和蒸汽的质量分数，用x表示。 汽 液 汽 m m m x + =