工程熱力學(xué)基本知識(shí)

1、為什么有的機(jī)械省油？有的機(jī)械費(fèi)油,為什么有的汽車加速性能好？有的差,為什么有的機(jī)械或車輛舒適性差？有的好,什么因素影響制動(dòng)性能,我們通過對(duì)工程機(jī)械性能及影響因素的研究，從,中找出提高性能的方法,第,0,章,工程熱力學(xué)基本知識(shí),第一節(jié),基本概念,一、熱力系統(tǒng),1,系統(tǒng),system,與邊界,boundary,熱力系統(tǒng),熱力系、系統(tǒng),人為分割出來，作為,熱力學(xué)研究對(duì)象的有限物質(zhì)系統(tǒng),系統(tǒng),外界,系統(tǒng)以外的所有物質(zhì),邊界,界面,系統(tǒng)與外界的分界面,邊界特性,真實(shí)、虛構(gòu),固定、活動(dòng),第,0,章,工程熱力學(xué)基本知識(shí),第一節(jié),基本概念,一、熱力系統(tǒng),1,系統(tǒng),system,與邊界,boundary,第,0

2、,章,工程熱力學(xué)基本知識(shí),第一節(jié),基本概念,一、熱力系統(tǒng),熱力系統(tǒng)分類以系統(tǒng)與外界關(guān)系劃分,是否傳質(zhì),開口系,閉口系,是否傳熱,非絕熱系,絕熱系,是否傳功,非絕功系,絕功系,是否傳熱、功、質(zhì),非孤立系,孤立系,1,系統(tǒng),system,與邊界,boundary,第,0,章,工程熱力學(xué)基本知識(shí),第一節(jié),基本概念,一、熱力系統(tǒng),2,工質(zhì),定義,實(shí)現(xiàn)熱能和機(jī)械能相互轉(zhuǎn)化的媒介物質(zhì),對(duì)工質(zhì)的要求,1,膨脹性,2,流動(dòng)性,3,熱容量,4,穩(wěn)定性，安全性,5,對(duì)環(huán)境友善,6,價(jià)廉，易大量獲取,物質(zhì)三態(tài)中,氣態(tài),最適宜,第,0,章,工程熱力學(xué)基本知識(shí),第一節(jié),基本概念,一、熱力系統(tǒng),3,熱源,定義：工質(zhì)從中吸

3、取或向之排出熱能的物質(zhì)系統(tǒng),高溫?zé)嵩矗嵩?heat,source,低溫?zé)嵩矗ɡ湓?heat,sink,恒溫?zé)嵩?constant,heat,reservoir,變溫?zé)嵩?第,0,章,工程熱力學(xué)基本知識(shí),第一節(jié),基本概念,二、氣體狀態(tài)參數(shù)與狀態(tài)方程,1,溫度與溫標(biāo),溫度是表征物體冷熱程度的物理量。溫度的,數(shù)值表示被稱為溫標(biāo),攝氏溫標(biāo)：代表符號(hào)為,t,單位,開氏溫標(biāo)（絕對(duì)溫標(biāo)）：代表符號(hào)為,T,單位,為,K,T=t+273,15,華氏溫標(biāo)：T = 1.8t + 32,你所知道的最高溫度和最低溫度是多少,第,0,章,工程熱力學(xué)基本知識(shí),第一節(jié),基本概念,二、氣體狀態(tài)參數(shù)與狀態(tài)方程,2,壓力,氣體壓

4、力是分子撞擊容器內(nèi)壁的結(jié)果，代表符,號(hào),P,壓力的單位是什么,相對(duì)壓力？絕對(duì)壓力？真空度,第,0,章,工程熱力學(xué)基本知識(shí),表壓力,p,e,真空度,p,v,p,0,p,e,p,p,v,當(dāng),p,p,0,當(dāng),p,p,0,p,e,p,p,p,0,v,p,p,p,0,第一節(jié),基本概念,二、氣體狀態(tài)參數(shù)與狀態(tài)方程,2,壓力,第,0,章,工程熱力學(xué)基本知識(shí),第一節(jié),基本概念,二、氣體狀態(tài)參數(shù)與狀態(tài)方程,3,比容,單位質(zhì)量物質(zhì)所占的容積，稱為比容，代表符,號(hào),V,單位,m,3,kg,第,0,章,工程熱力學(xué)基本知識(shí),第一節(jié),基本概念,二、氣體狀態(tài)參數(shù)與狀態(tài)方程,4,理想氣體狀態(tài)方程,R,T,pv,R,T,v,p

5、,T,v,p,2,2,2,1,1,1,第,0,章,工程熱力學(xué)基本知識(shí),第一節(jié),基本概念,三、比熱與絕熱指數(shù),單位體積或質(zhì)量的物體（物質(zhì)）溫度升高1所需的,熱量,不同的物質(zhì)比熱不同，同一種物質(zhì)在不同狀態(tài)、不同,的熱力過程中，比熱也不同,問題：在定壓狀態(tài)下加熱,1,公斤氣體升高,1,定容狀,態(tài)下加熱升高1，哪種需要的熱量多,R,c,c,v,p,v,p,c,c,k,第,0,章,工程熱力學(xué)基本知識(shí),第一節(jié),基本概念,四、熵及溫熵圖,熱力過程時(shí)的溫度,熵是導(dǎo)出的一個(gè)狀態(tài)參數(shù)，它的定義式是,T,dq,ds,系統(tǒng)與外界交換的（微元）熱量,第,0,章,工程熱力學(xué)基本知識(shí),第一節(jié),基本概念,四、熵及溫熵圖,溫熵

6、圖：溫熵圖也叫示熱圖。在該圖中可以看出,工質(zhì)在循環(huán)過程中放熱或者吸熱的情況,Tds,dq,s,f,T,ds,s,f,q,s,s,2,1,第,0,章,工程熱力學(xué)基本知識(shí),第一節(jié),基本概念,五、熱力過程,工質(zhì)參數(shù),P,V,T,的一系列狀態(tài)變化過程稱,為熱力過程,用手推動(dòng)活塞和放松活塞，加熱氣缸活塞會(huì),向外走，冷卻氣缸活塞向內(nèi)走，都是一個(gè)熱力過,程,P,1,F,P,2,f,P,1,V,1,P,2,V,2,第,0,章,工程熱力學(xué)基本知識(shí),第一節(jié),基本概念,六、壓容坐標(biāo)圖及功量,P,0,V,2,1,d,V,V,V,P,W,P,1,V,1,P,2,V,2,P,1,V,1,P,2,V,2,V,RT,P,W,

7、2,1,d,V,V,V,P,W,由于,用兩個(gè)獨(dú)立的狀態(tài)參數(shù)可以確定氣,體的狀態(tài),R,T,pv,第,0,章,工程熱力學(xué)基本知識(shí),第一節(jié),基本概念,七、循環(huán)和循環(huán)功,循環(huán),循環(huán)是指氣體經(jīng)過幾個(gè)過程又回到其起始的狀態(tài),循環(huán)的整個(gè)過程在壓容圖上構(gòu)成一個(gè)閉合的曲線,O,P,2,V,2,P,1,V,1,P1,P2,V1,V2,在這個(gè)循環(huán)中，氣體狀態(tài)從起始,狀態(tài),P,1,V,1,到,P,2,V,2,又原路返回到,P,1,V,1,外界對(duì)系統(tǒng)作功和系統(tǒng)對(duì)外,作功完全相等，凈功為,零,O,P,2,V,2,P,1,V,1,P1,P2,V1,V2,這個(gè)循環(huán)中，工質(zhì)對(duì)外作,正,功,系統(tǒng)對(duì)外界作了功，系統(tǒng)向外界吸,收了熱

8、量。這個(gè)循環(huán)是順時(shí)針進(jìn)行,常稱為,正循環(huán),第,0,章,工程熱力學(xué)基本知識(shí),第一節(jié),基本概念,七、循環(huán)和循環(huán)功,W,Q,Q,2,1,2,1,0,Q,Q,W,Q,W,高溫?zé)嵩?Q,1,Q,2,低溫?zé)嵩?第,0,章,工程熱力學(xué)基本知識(shí),第一節(jié),基本概念,七、循環(huán)和循環(huán)功,W,Q,Q,2,1,2,1,0,Q,Q,W,Q,W,高溫?zé)嵩?Q,1,Q,2,低溫?zé)嵩?1,2,1,1,2,1,1,Q,Q,Q,W,Q,Q,Q,t,第,0,章,工程熱力學(xué)基本知識(shí),第一節(jié),基本概念,七、循環(huán)和循環(huán)功,P,V,O,P1,P2,V1,V2,P,2,V,2,P,1,V,1,_,W,高溫?zé)嵩?Q,1,Q,2,低溫?zé)嵩?這個(gè)循環(huán)是逆時(shí)針進(jìn)行，通常稱為,逆循環(huán)。工質(zhì)對(duì)外作負(fù)功（外界對(duì)系,統(tǒng)作了功），系統(tǒng)向外界放出熱量,W,W,Q,Q,2,1,第,0,章,工程熱力學(xué)基本知識(shí),第二節(jié),熱力學(xué)基本定律,一、熱力學(xué)第一定律,能量守衡定律,W,u,q,熱量可以從一個(gè)物體傳遞到另一個(gè)物體，也,可以與機(jī)械能或其他能量互相轉(zhuǎn)換，但是在轉(zhuǎn),換過程中，能量的總值保持不變,第,0,章,工程熱力學(xué)基本知識(shí),第二節(jié),熱力學(xué)基本定律,二、熱力學(xué)第二定律,1,克勞修斯表述：不可能把熱量從低溫物體傳向高,溫物體而不引起其它變化,不可能