·2· 工程热力学 然后用控制容积进行研究。 1.3宏观描述 在工程热力学中我们假定系统或控制容积中的物质是连续介质，即：它们在我们所关注的 区域内连续分布。这一假定使我们仅用少数儿个可测量的性质就能描述一个系统或控制容 积。 密度的定义为： p=器 (1.1) 其中△m是△V的容积内所含的质量，如图】-3所示。物理上，△V不允许缩小到零，因为如 果△V变得极小，△m的变化将依靠△V中的分子数目而不再连续。所以P定义中的零应该由 某个小的量e代替，其大小又足够消除分子的影响。注意到在标准条件下1m3的空气里含 有约3×10个分子，因而e不棉要太大就可以含有以十亿计的分子。对大多数工程应用来 说，e非常的小，以至于我们可以认为其像式(1.1)中那样趋近于零。 较稀的 容积4/ 物质 较浓的 图1-3 不过，在有些情况下连续介质假设并不正确。比如：人造卫星重返大气层。在海拔 100km处，一个分子在碰撞到其他分子前所运动的平均距离，即分子的平均自由程，是大约 30mm,宏观的研究方法已经靠不住。在海拔150km处平均自由程超过3m,这一尺度已经和 人造卫星的大小相当！在这种情况下，必须采用建立在分子行为基础上的统计方法。 1.4系统的状态与性质 系统中的物质可以以数个相存在：固相、液相或气相。相中的物质具有均匀一致的化学组 成。相边界将不同的相分隔开，如果将这些不同的相作为一个整体，则称之为混合物。 性质是用来描述系统的量。系统的状态是在某一舜间系统的情况，它是用性质的给定值 来描述的。常见的性质有压力、温度，容积、速度以及位置，不过有时候也需要考虑其他性质。 当表面效应很显著时，形状是一个很重要的性质：当考查辐射换热时，顏色也很重要。 性质的基本特征是当系统处于某一状态时，性质具有惟一的值，而且该值不取决于系统以 前所经历的状态，简而言之，性质不是过程的函数。因为性质不取决于过程，所以其任何变化 仅取决于系统的初始和终了状态，用符号中表示一个性质，则有如下数学表达式： 作d9=-4 (1.2) 这要求d协是一个精确微分：中一，代表当系统从状态1变化到状态2时性质的变化。我们还 将遇到像功这样的量，它们是过程的函数，对这些量来说，严格的微分是不存在的。 相对较少的独立性质就能确定系统所有的其他性质和系统的状态，如果系统是单相的，而 且不受磁场、电场和表面效应的影响，那么任何两个性质就可以确定系统的状态。在工程热力 学中，这种简单系统颇受关注。 热力学性质分为两大类：强度性质和广延性质。强度性质与系统的质量无关，温度、压力