1.1.1热力系统 在进行宏观热力学分析时,首先要确定一个具体的分析对象,即热力系统,指由一定边界 所包围的、被取作研究对象的物体或空间,也简称为系统。 热力系统可以是一个物体,也可以是一组物体,还可以 只是物体的某一个部分,或者是某一特定的空间,它是由封 闭的边界面所包围的。边界面以外与系统有相互作用的物体 或空间统称为外界或环境。边界面在图中通常用封闭的虚线 图1-1闭口系 框表示。选取系统就是要明确研究的对象。 下面以几个例子来说明热力系统及边界的某些特性。 如图1-1所示的气缸-活塞机构,气缸内有一定质量的 气体,活塞可以在气缸内移动。以气缸内气体作为研究对象 取如图1-1中虚线所包围的物质为系统。随着活塞的前后移 动,气缸内气体的体积是可变的,但是系统内工质的质量 定。可见,系统的边界可以是固定的,也可以是移动的 图1-2开口系 再如,图1-2所示的刚性容器,流体经进口截面1-1流入,从出口截面2-2流出。为了分 析容器内流体的热力性质,同样要求首先确定系统。由于工质不断地流进或流出容器,其中的 物质是不确定的,分析时可以选取容器壳体以及进出口截面1-1和2-2所包围的空间为系统, 即图1-2中虚线所包围的体积。其中边界面1-1,2-2截面并非真实的,只是假想的边界。可见, 边界可以是真实的,也可以是假想的。此时,系统的边界是固定的,有工质可以从这两个位置 进、出系统。 对一个具体的问题,热力系统的选择方式可以有很多种,应该视具体的情况而定。 确定系统以后,该如何来进行分析和研究呢?在物理学或者力学中,主要研究系统与外界 之间所存在的力的作用。而在热力学中,则主要研究系统和外界之间的能量及物质的相互作用。 1.1.2系统的分类 (1)按与外界的相互作用分类 一般情况下,热力系与外界之间总是存在能量和物质的相互交换作用。因此,可根据热力 系与外界之间相互作用情况,对热力系分类如下 闭口系:指与外界之间没有物质交换的热力系统。系统中物质的质量不变,有时也称为控 制质量 开口系:指与外界有物质交换的热力系统,有质量的流入或流出。系统内物质的质量可能 发生变化,因此开口系也可以称为流动热力系或变质量热力系。在研究开口系时,为了分析方 便,常常把研究范围设定在一定的空间内,这个空间常被称为控制容积5 图 1-1 闭口系 图 1-2 开口系 1.1.1 热力系统 在进行宏观热力学分析时，首先要确定一个具体的分析对象，即热力系统，指由一定边界 所包围的、被取作研究对象的物体或空间，也简称为系统。 热力系统可以是一个物体，也可以是一组物体，还可以 只是物体的某一个部分，或者是某一特定的空间，它是由封 闭的边界面所包围的。边界面以外与系统有相互作用的物体 或空间统称为外界或环境。边界面在图中通常用封闭的虚线 框表示。选取系统就是要明确研究的对象。 下面以几个例子来说明热力系统及边界的某些特性。 如图 1-1 所示的气缸-活塞机构，气缸内有一定质量的 气体，活塞可以在气缸内移动。以气缸内气体作为研究对象, 取如图 1-1 中虚线所包围的物质为系统。随着活塞的前后移 动，气缸内气体的体积是可变的，但是系统内工质的质量一 定。可见，系统的边界可以是固定的，也可以是移动的。 再如，图 1-2 所示的刚性容器，流体经进口截面 1-1 流入，从出口截面 2-2 流出。为了分 析容器内流体的热力性质，同样要求首先确定系统。由于工质不断地流进或流出容器，其中的 物质是不确定的，分析时可以选取容器壳体以及进出口截面 1-1 和 2-2 所包围的空间为系统， 即图 1-2 中虚线所包围的体积。其中边界面 1-1，2-2 截面并非真实的，只是假想的边界。可见, 边界可以是真实的，也可以是假想的。此时，系统的边界是固定的，有工质可以从这两个位置 进、出系统。 对一个具体的问题，热力系统的选择方式可以有很多种，应该视具体的情况而定。 确定系统以后，该如何来进行分析和研究呢？在物理学或者力学中，主要研究系统与外界 之间所存在的力的作用。而在热力学中，则主要研究系统和外界之间的能量及物质的相互作用。 1.1.2 系统的分类 （1）按与外界的相互作用分类 一般情况下，热力系与外界之间总是存在能量和物质的相互交换作用。因此，可根据热力 系与外界之间相互作用情况，对热力系分类如下： 闭口系：指与外界之间没有物质交换的热力系统。系统中物质的质量不变，有时也称为控 制质量。 开口系：指与外界有物质交换的热力系统，有质量的流入或流出。系统内物质的质量可能 发生变化，因此开口系也可以称为流动热力系或变质量热力系。在研究开口系时，为了分析方 便，常常把研究范围设定在一定的空间内，这个空间常被称为控制容积