工程熱力學(xué)第1章基本概念及定義ppt課件

1、第一章第一章 根本概念根本概念1-1 熱能和機械能相互轉(zhuǎn)換的過程熱能和機械能相互轉(zhuǎn)換的過程1-2 熱力系統(tǒng)熱力系統(tǒng) 1-3 工質(zhì)的熱力學(xué)形狀及其根本形狀參數(shù)工質(zhì)的熱力學(xué)形狀及其根本形狀參數(shù)1-4 平衡形狀、形狀方程式、坐標(biāo)圖平衡形狀、形狀方程式、坐標(biāo)圖1-5 工質(zhì)的形狀變化過程工質(zhì)的形狀變化過程1-6 過程功和熱量過程功和熱量1-7 熱力循環(huán)熱力循環(huán)一、熱能動力安裝一、熱能動力安裝(Thermal power plant) 定義：從燃料熄滅中獲得熱能并利用熱能得到動力的整套設(shè)備。分分類類氣體動力安裝氣體動力安裝(combustion gas power plant) 內(nèi)燃機內(nèi)燃機(intern

2、al combustion gas engine) 燃氣輪機安裝燃氣輪機安裝(gas turbine power plant) 噴氣發(fā)動機噴氣發(fā)動機(jet power plant) 蒸氣動力安裝蒸氣動力安裝 (steam power plant)1-1 熱能和機械能相互轉(zhuǎn)換的過程熱能和機械能相互轉(zhuǎn)換的過程 二、工質(zhì)二、工質(zhì)(working substance; working medium)定義：實現(xiàn)熱能和機械能相互轉(zhuǎn)化的媒介物質(zhì)。定義：實現(xiàn)熱能和機械能相互轉(zhuǎn)化的媒介物質(zhì)。對工質(zhì)的要求對工質(zhì)的要求:物質(zhì)三態(tài)中物質(zhì)三態(tài)中氣態(tài)最適宜。氣態(tài)最適宜。 1膨脹性 2流動性 3熱容量 4穩(wěn)定性，平安性

3、5對環(huán)境友善 6價廉，易大量獲取三、熱源三、熱源(heat source; heat reservoir) 定義：工質(zhì)從中汲取或向之排出熱能的物質(zhì)系統(tǒng)。 高溫?zé)嵩锤邷責(zé)嵩礋嵩礋嵩?heat source 低溫?zé)嵩吹蜏責(zé)嵩蠢湓蠢湓磆eat sink 恒溫?zé)嵩春銣責(zé)嵩?constant heat reservoir) 變溫?zé)嵩醋儨責(zé)嵩凑羝麆恿Π惭b中熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能的過程蒸汽動力安裝中熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能的過程過熱器過熱器134 鍋爐鍋爐給水泵給水泵汽輪機汽輪機發(fā)發(fā)電電機機冷冷凝凝器器26冷卻水冷卻水 熱能動力安裝的任務(wù)過程：熱能動力安裝的任務(wù)過程： 工質(zhì)自工質(zhì)自高溫?zé)嵩锤邷責(zé)嵩次鼰嵛鼰釋⑵渲幸徊糠謱⑵?/p>

4、中一部分轉(zhuǎn)化為機械能轉(zhuǎn)化為機械能而作功而作功把余下部分把余下部分傳給傳給低溫?zé)嵩吹蜏責(zé)嵩吹谝徽碌谝徽?根本概念根本概念1-1 熱能和機械能相互轉(zhuǎn)換的過程熱能和機械能相互轉(zhuǎn)換的過程1-2 熱力系統(tǒng)熱力系統(tǒng) 1-3 工質(zhì)的熱力學(xué)形狀及其根本形狀參數(shù)工質(zhì)的熱力學(xué)形狀及其根本形狀參數(shù)1-4 平衡形狀、形狀方程式、坐標(biāo)圖平衡形狀、形狀方程式、坐標(biāo)圖1-5 工質(zhì)的形狀變化過程工質(zhì)的形狀變化過程1-6 過程功和熱量過程功和熱量1-7 熱力循環(huán)熱力循環(huán)1-2 熱力系統(tǒng)熱力系統(tǒng) 系統(tǒng)(thermodynamic system, system) 人為分割出來，作為熱力學(xué)研討對象的有限物質(zhì)系統(tǒng)。人為分割出來，作為熱

5、力學(xué)研討對象的有限物質(zhì)系統(tǒng)。 外界(surrounding )：系統(tǒng)之外的一切物質(zhì)統(tǒng)稱為外界或環(huán)境。系統(tǒng)之外的一切物質(zhì)統(tǒng)稱為外界或環(huán)境。 邊境(boundary)：系統(tǒng)與外界的分界面。系統(tǒng)與外界的分界面。一、定義一、定義系統(tǒng)與外界的作用都經(jīng)過邊境系統(tǒng)與外界的作用都經(jīng)過邊境 汽缸-活塞安裝 二、系統(tǒng)及邊境例如二、系統(tǒng)及邊境例如二、系統(tǒng)及邊境例如二、系統(tǒng)及邊境例如 汽車發(fā)動機邊境特性邊境特性固定、活動固定、活動真實、虛擬真實、虛擬閉口系閉口系closed system 系統(tǒng)與外界之間沒有物質(zhì)交換，只需能系統(tǒng)與外界之間沒有物質(zhì)交換，只需能量交換量交換.控制質(zhì)量系?？刂瀑|(zhì)量系。開口系開口系open s

6、ystem 系統(tǒng)與外界之間既有物質(zhì)系統(tǒng)與外界之間既有物質(zhì) 交換，又有能量交換。交換，又有能量交換。 控制容積系統(tǒng)?？刂迫莘e系統(tǒng)。 (1) 按系統(tǒng)與外界能否進展質(zhì)量交換按系統(tǒng)與外界能否進展質(zhì)量交換三、熱力系分類三、熱力系分類2. 按系統(tǒng)與外界能量交換情況劃分按系統(tǒng)與外界能量交換情況劃分 a: 簡單系統(tǒng)簡單系統(tǒng)Simple system b: 絕熱系統(tǒng)絕熱系統(tǒng)Adiabatic system c: 孤立系統(tǒng)孤立系統(tǒng)Isolated system系統(tǒng)與外界只交換熱量和一種方式的功。系統(tǒng)與外界只交換熱量和一種方式的功。系統(tǒng)與外界之間完全沒有熱量交換。系統(tǒng)與外界之間完全沒有熱量交換。系統(tǒng)與外界之間既無物

7、質(zhì)，又無能量交換。系統(tǒng)與外界之間既無物質(zhì)，又無能量交換。1234mQW1 開口系開口系非孤立系相關(guān)外界非孤立系相關(guān)外界孤立系孤立系1+2 閉口系閉口系1+2+3 絕熱閉口系絕熱閉口系1+2+3+4 孤立系孤立系 1閉口系與系統(tǒng)內(nèi)質(zhì)量不變的區(qū)別； 2開口系與絕熱系的關(guān)系； 3孤立系與絕熱系的關(guān)系。留意：留意：3. 簡單可緊縮系統(tǒng)簡單可緊縮系統(tǒng)simple compressible system 最重要的系統(tǒng)最重要的系統(tǒng)只交換熱量和一種體積變化功的系統(tǒng)只交換熱量和一種體積變化功的系統(tǒng)體積變化功體積變化功緊縮功緊縮功膨脹功膨脹功三、熱力系分類三、熱力系分類 按組元數(shù) 單元系 由單一化學(xué)成分的物質(zhì)組成

8、，即純質(zhì)系統(tǒng)。 多元系 由多種物質(zhì)組成的系統(tǒng)。 按相數(shù)按相數(shù) (一個相是指物質(zhì)系統(tǒng)在空間上一個均勻的部分，一個相是指物質(zhì)系統(tǒng)在空間上一個均勻的部分， 例如氣相、液相等。例如氣相、液相等。) 單相系單相系 復(fù)相系復(fù)相系留意：留意：1不計恒外力場影響；不計恒外力場影響； 2復(fù)相系未必不均勻復(fù)相系未必不均勻濕蒸汽；濕蒸汽； 單元系未必均勻單元系未必均勻氣液平衡分別形狀。氣液平衡分別形狀。 4. 按組元和相數(shù)劃分按組元和相數(shù)劃分第一章第一章 根本概念根本概念1-1 熱能和機械能相互轉(zhuǎn)換的過程熱能和機械能相互轉(zhuǎn)換的過程1-2 熱力系統(tǒng)熱力系統(tǒng) 1-3 工質(zhì)的熱力學(xué)形狀及其根本形狀參數(shù)工質(zhì)的熱力學(xué)形狀及其

9、根本形狀參數(shù)1-4 平衡形狀、形狀方程式、坐標(biāo)圖平衡形狀、形狀方程式、坐標(biāo)圖1-5 工質(zhì)的形狀變化過程工質(zhì)的形狀變化過程1-6 過程功和熱量過程功和熱量1-7 熱力循環(huán)熱力循環(huán)1-3 工質(zhì)的熱力學(xué)形狀和根本形狀參數(shù)工質(zhì)的熱力學(xué)形狀和根本形狀參數(shù) 熱力學(xué)形狀 把工質(zhì)在熱力變化過程中的某一瞬間所呈現(xiàn)的宏觀物理 情況稱為工質(zhì)的熱力學(xué)形狀，簡稱形狀 形狀參數(shù) 描畫物系所處形狀的宏觀物理量 熱力學(xué)形狀和形狀參數(shù)熱力學(xué)形狀和形狀參數(shù)形狀參數(shù)的特征：形狀參數(shù)的特征：1、形狀確定，那么形狀參數(shù)也確定，反之亦然、形狀確定，那么形狀參數(shù)也確定，反之亦然2、形狀參數(shù)的積分特征：形狀參數(shù)的變化量、形狀參數(shù)的積分特征：

10、形狀參數(shù)的變化量 與途徑無關(guān)，只與初終態(tài)有關(guān)與途徑無關(guān)，只與初終態(tài)有關(guān)3、形狀參數(shù)的微分特征：全微分、形狀參數(shù)的微分特征：全微分形狀參數(shù)的積分特征形狀參數(shù)的積分特征 形狀參數(shù)變化量與途徑無關(guān)，只與形狀參數(shù)變化量與途徑無關(guān)，只與初終態(tài)有關(guān)。初終態(tài)有關(guān)。數(shù)學(xué)上：數(shù)學(xué)上：點函數(shù)、態(tài)函數(shù)點函數(shù)、態(tài)函數(shù)1 2ab 0dz212, 12, 112abzzdzdzdz例：溫度變化例：溫度變化山高度變化山高度變化形狀參數(shù)的微分特征形狀參數(shù)的微分特征設(shè)設(shè) z =z (x , y)dz是全微分是全微分yxzzdzdxdyxy充要條件：充要條件：22zzx yy x 可判別能否可判別能否是形狀參數(shù)是形狀參數(shù)強度參數(shù)

11、與廣延參數(shù)強度參數(shù)與廣延參數(shù)強度參數(shù)：與物質(zhì)的量無關(guān)的參數(shù)強度參數(shù)：與物質(zhì)的量無關(guān)的參數(shù) 如壓力如壓力 p、溫度、溫度T廣延參數(shù)：與物質(zhì)的量有關(guān)的參數(shù)廣延參數(shù)：與物質(zhì)的量有關(guān)的參數(shù)可加性可加性 如如 質(zhì)量質(zhì)量m、容積、容積 V、內(nèi)能、內(nèi)能 U、焓、焓 H、熵、熵S比參數(shù)：比參數(shù)：比容比容VvmUum比內(nèi)能比內(nèi)能Hhm比焓比焓Ssm比熵比熵單位：單位：/kg /kmol 具有強度參數(shù)的性質(zhì)具有強度參數(shù)的性質(zhì)溫度溫度T 的普通定義的普通定義傳統(tǒng)：冷熱程度的度量。傳統(tǒng)：冷熱程度的度量。微觀：衡量分子平均動能的量度微觀：衡量分子平均動能的量度 T 0.5 m w 2熱力學(xué)第零定律熱力學(xué)第零定律the

12、zeroth law of Thermodynamics 假設(shè)兩個物體同時與第三個物體處于熱平衡，假設(shè)兩個物體同時與第三個物體處于熱平衡，那么它們彼此也處于熱平衡。那么它們彼此也處于熱平衡。引出了溫度的概念引出了溫度的概念 溫度的熱力學(xué)定義溫度的熱力學(xué)定義處于同一熱平衡形狀的各個熱力系，必定有某一宏觀特征彼此一樣，用于描畫此宏觀特征的物理量 溫度。 溫度是確定一個系統(tǒng)能否與其它系統(tǒng)溫度是確定一個系統(tǒng)能否與其它系統(tǒng)處于熱平衡的物理量。處于熱平衡的物理量。閱閱歷歷溫溫標(biāo)標(biāo)物質(zhì)物質(zhì) 水銀，鉑電阻水銀，鉑電阻特性特性 體積膨脹，阻值體積膨脹，阻值基準(zhǔn)點基準(zhǔn)點刻度刻度 ScaleReference st

13、ate溫標(biāo)：溫標(biāo)： 溫度的數(shù)值表示法。溫度的數(shù)值表示法。溫標(biāo)溫標(biāo)Temperature scale 熱力學(xué)溫標(biāo)絕對溫標(biāo)熱力學(xué)溫標(biāo)絕對溫標(biāo)Kelvin scale Britisher, L. Kelvin, 1824-1907 攝氏溫標(biāo)攝氏溫標(biāo)Celsius scale (Swedish, A. Celsius, 1701-1744 華氏溫標(biāo)華氏溫標(biāo)Fahrenheit scale (German, G. Fahrenheit, 1686-1736) 朗肯溫標(biāo)朗肯溫標(biāo)Rankine scale (W. Rankine, 1820-1872)常用溫標(biāo)之間的關(guān)系常用溫標(biāo)之間的關(guān)系絕對絕對K攝氏攝氏

14、華氏華氏F朗肯朗肯R100373.150.01273.160273.15-17.80-273.15212671.6737.8100032-459.670459.67491.67冰熔點冰熔點水三相點水三相點鹽水熔點鹽水熔點發(fā)燒發(fā)燒水沸點水沸點559.67溫標(biāo)的換算溫標(biāo)的換算O273.15T KtCO5( 32)9tCt F 459.67t Ft RTemperature Measurement Devices水銀溫度計水銀溫度計thermometer ，酒精溫度計，酒精溫度計，熱電偶熱電偶 Thermocouple熱電阻熱電阻 Resistance temperature detector輻射溫

15、度計輻射溫度計Radiation thermometer鉑電阻溫度計鉑電阻溫度計 Platinum激光全息干涉儀激光全息干涉儀CARS相關(guān)反斯托克斯喇曼光譜法相關(guān)反斯托克斯喇曼光譜法 2. 壓力壓力 pressure1壓力：單位面積上所受的垂直作用力，用壓力：單位面積上所受的垂直作用力，用p表示。表示。2單位：單位：大氣壓的倍數(shù)表示大氣壓的倍數(shù)表示 atm, at液柱的高度表示液柱的高度表示 mH2O, mmHg國際單位制，單位面積上所受的力表示國際單位制，單位面積上所受的力表示 pa常用單位常用單位Units： 1 kPa = 103 Pa 1bar = 105 Pa 1 MPa = 106

16、 Pa 1 atm = 760 mmHg = 1.013105 Pa 1 mmHg = 133.3 Pa 1 at = 1 kgf/cm2 = 9.80665104 Pa壓力壓力p丈量丈量絕對壓力與環(huán)境壓力的相對值絕對壓力與環(huán)境壓力的相對值 相對壓力相對壓力留意：只需絕對壓力留意：只需絕對壓力 p 才是形狀參數(shù)才是形狀參數(shù)U-tube manometerBourdon Tube絕對壓力與相對壓力絕對壓力與相對壓力當(dāng)當(dāng) p pb表壓力表壓力 peebppp當(dāng)當(dāng) p p0 活塞上行活塞上行 中間形狀：不平衡形狀中間形狀：不平衡形狀 中間過程：不平衡過程中間過程：不平衡過程準(zhǔn)靜態(tài)過程準(zhǔn)靜態(tài)過程p1

17、= p0+重物重物p，Tp0假設(shè)重物有無限多層假設(shè)重物有無限多層每次只去掉無限薄一層每次只去掉無限薄一層pv12. . . .系統(tǒng)隨時接近于平衡態(tài)系統(tǒng)隨時接近于平衡態(tài)實現(xiàn)條件實現(xiàn)條件 ： 推進過程進展的勢差溫差，壓差無限小，推進過程進展的勢差溫差，壓差無限小，保證系統(tǒng)在恣意時辰皆無限接近于平衡形狀。保證系統(tǒng)在恣意時辰皆無限接近于平衡形狀。特點：特點： 是實踐過程進展的無限緩慢的極限情況，是熱是實踐過程進展的無限緩慢的極限情況，是熱力學(xué)意義上的緩慢。力學(xué)意義上的緩慢。益處：益處： 1可用確切的形狀參數(shù)描畫過程；可用確切的形狀參數(shù)描畫過程； 2可在參數(shù)坐標(biāo)圖上用一條延續(xù)曲線表示過程可在參數(shù)坐標(biāo)圖上

18、用一條延續(xù)曲線表示過程馳豫時間馳豫時間 relaxation time 當(dāng)工質(zhì)在平衡被破壞后，自動恢復(fù)到當(dāng)工質(zhì)在平衡被破壞后，自動恢復(fù)到平衡所需時間。平衡所需時間。準(zhǔn)靜態(tài)過程的工程條件準(zhǔn)靜態(tài)過程的工程條件破壞平衡所需時間破壞平衡所需時間外部作用時間外部作用時間恢復(fù)平衡所需時間恢復(fù)平衡所需時間馳豫時間馳豫時間有足夠時間恢復(fù)新平衡有足夠時間恢復(fù)新平衡 準(zhǔn)靜態(tài)過程準(zhǔn)靜態(tài)過程準(zhǔn)靜態(tài)過程的工程運用準(zhǔn)靜態(tài)過程的工程運用例：活塞式內(nèi)燃機例：活塞式內(nèi)燃機 2000轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)/分分 曲柄曲柄 2沖程沖程/轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)，0.15米米/沖程沖程活塞運動速度活塞運動速度=20002 0.15/60=10 m/s壓力波恢復(fù)平衡速度

19、聲速壓力波恢復(fù)平衡速度聲速350 m/s破壞平衡所需時間破壞平衡所需時間外部作用時間外部作用時間恢復(fù)平衡所需時間恢復(fù)平衡所需時間馳豫時間馳豫時間普通的工程過程都可以為是準(zhǔn)靜態(tài)過程普通的工程過程都可以為是準(zhǔn)靜態(tài)過程詳細工程問題詳細分析。詳細工程問題詳細分析。“忽然忽然“緩緩慢慢可逆過程可逆過程 reversible process 可逆過程：可逆過程： 系統(tǒng)閱歷某一過程后，假設(shè)能使系統(tǒng)與外界同時系統(tǒng)閱歷某一過程后，假設(shè)能使系統(tǒng)與外界同時恢復(fù)到初始形狀，而不留下任何痕跡，那么此過程為恢復(fù)到初始形狀，而不留下任何痕跡，那么此過程為可逆過程?？赡孢^程。 實現(xiàn)條件：實現(xiàn)條件： 是無耗散的準(zhǔn)靜態(tài)過程。是無

20、耗散的準(zhǔn)靜態(tài)過程。 p A pext AF 21F=0耗散效應(yīng)：耗散效應(yīng)： 經(jīng)過摩擦，粘性擾動，溫差傳經(jīng)過摩擦，粘性擾動，溫差傳熱等耗費功或潛在作功才干的損熱等耗費功或潛在作功才干的損失失可逆過程與準(zhǔn)靜態(tài)過程的關(guān)系可逆過程與準(zhǔn)靜態(tài)過程的關(guān)系區(qū)別：二者的著眼點不同。區(qū)別：二者的著眼點不同。 準(zhǔn)靜態(tài)：準(zhǔn)靜態(tài)： 只著眼于工質(zhì)內(nèi)部的平衡，有無外部的機械只著眼于工質(zhì)內(nèi)部的平衡，有無外部的機械 摩擦耗散對工質(zhì)內(nèi)部的平衡并無影響摩擦耗散對工質(zhì)內(nèi)部的平衡并無影響 可逆過程：可逆過程： 分析工質(zhì)與外界作用所產(chǎn)生的總效果。分析工質(zhì)與外界作用所產(chǎn)生的總效果。 不僅強調(diào)工質(zhì)內(nèi)部的平衡，而且要求工質(zhì)與外不僅強調(diào)工質(zhì)內(nèi)部

21、的平衡，而且要求工質(zhì)與外 界作用可以無條件地逆復(fù)，過程進展時不存在界作用可以無條件地逆復(fù)，過程進展時不存在 任何能量的耗散。任何能量的耗散。不平衡過程，一定是不可逆過程；不平衡過程，一定是不可逆過程；不可逆過程就是指工質(zhì)不能恢復(fù)原來形狀的過不可逆過程就是指工質(zhì)不能恢復(fù)原來形狀的過程；程；一個可逆過程必需同時也是一個準(zhǔn)平衡過程，一個可逆過程必需同時也是一個準(zhǔn)平衡過程，但準(zhǔn)平衡過程不一定是可逆的。但準(zhǔn)平衡過程不一定是可逆的。實踐過程都是不可逆過程。實踐過程都是不可逆過程。|思索題思索題常見的不可逆過程常見的不可逆過程不等溫傳熱不等溫傳熱T1T2T1T2Q節(jié)流過程節(jié)流過程 ( (閥門閥門p1p2p1

22、p2常見的不可逆過程常見的不可逆過程混合過程混合過程 自在膨脹自在膨脹真空真空 引入可逆過程的意義引入可逆過程的意義 準(zhǔn)靜態(tài)過程是實踐過程的理想化過程，準(zhǔn)靜態(tài)過程是實踐過程的理想化過程， 但并非最優(yōu)過程，可逆過程是最優(yōu)過程。但并非最優(yōu)過程，可逆過程是最優(yōu)過程。 可逆過程的功與熱完全可用系統(tǒng)內(nèi)工質(zhì)可逆過程的功與熱完全可用系統(tǒng)內(nèi)工質(zhì) 的形狀參數(shù)表達，可不思索系統(tǒng)與外界的形狀參數(shù)表達，可不思索系統(tǒng)與外界 的復(fù)雜關(guān)系，易分析。的復(fù)雜關(guān)系，易分析。 實踐過程不是可逆過程，但為了研討方實踐過程不是可逆過程，但為了研討方 便，先按理想情況可逆過程處置，便，先按理想情況可逆過程處置， 用系統(tǒng)參數(shù)加以分析，然后

23、思索不可逆用系統(tǒng)參數(shù)加以分析，然后思索不可逆 要素加以修正。要素加以修正。第一章第一章 根本概念根本概念1-1 熱能和機械能相互轉(zhuǎn)換的過程熱能和機械能相互轉(zhuǎn)換的過程1-2 熱力系統(tǒng)熱力系統(tǒng) 1-3 工質(zhì)的熱力學(xué)形狀及其根本形狀參數(shù)工質(zhì)的熱力學(xué)形狀及其根本形狀參數(shù)1-4 平衡形狀、形狀方程式、坐標(biāo)圖平衡形狀、形狀方程式、坐標(biāo)圖1-5 工質(zhì)的形狀變化過程工質(zhì)的形狀變化過程1-6 過程功和熱量過程功和熱量1-7 熱力循環(huán)熱力循環(huán)過程功和過程熱量過程功和過程熱量功功workwork1力學(xué)中功的定義：力學(xué)中功的定義： 力和沿力的方向位移的乘積。力和沿力的方向位移的乘積。 2熱力學(xué)中功的定義：熱力學(xué)中功的

24、定義： 在熱力過程中，功是熱力系統(tǒng)經(jīng)過邊境而傳在熱力過程中，功是熱力系統(tǒng)經(jīng)過邊境而傳送的能量，且其全部效果可表現(xiàn)為舉起重物。送的能量，且其全部效果可表現(xiàn)為舉起重物。 1. 功的定義功的定義 21dxFWdxFW 膨脹功：工質(zhì)在體積膨脹時所作的功；膨脹功：工質(zhì)在體積膨脹時所作的功； 緊縮功：工質(zhì)受緊縮時外界對工質(zhì)所作的功。緊縮功：工質(zhì)受緊縮時外界對工質(zhì)所作的功。對準(zhǔn)平衡過程：對準(zhǔn)平衡過程： 系統(tǒng)在整個過程中作功系統(tǒng)在整個過程中作功JpdVW 21比膨脹功比膨脹功 ：單位質(zhì)量工質(zhì)所作的膨脹功：單位質(zhì)量工質(zhì)所作的膨脹功 。kgJpdvw 213體積變化功體積變化功 經(jīng)過工質(zhì)體積的變化而與外界交換的功

25、量經(jīng)過工質(zhì)體積的變化而與外界交換的功量 p A dx 5. 示功圖：示功圖： 對一個可逆過程，體積變化功可在對一個可逆過程，體積變化功可在p-v圖上用、圖上用、 過程線下面的面積表示過程線下面的面積表示 21pdvwpdvw p A 21闡明闡明 規(guī)定：規(guī)定： 系統(tǒng)對外作功，取正，系統(tǒng)對外作功，取正， d v 0, w 0； 外界對系統(tǒng)作功，外界對系統(tǒng)作功，取負(fù)，取負(fù)， d v 0, w 0 系統(tǒng)放熱：熱量為負(fù)，系統(tǒng)放熱：熱量為負(fù)， q 0 系統(tǒng)絕熱：系統(tǒng)絕熱： q = 0 可逆絕熱：可逆絕熱： d s = 0 熱量是過程量：與初終形狀，過程有關(guān)熱量是過程量：與初終形狀，過程有關(guān)Ts12ds示

26、熱圖示熱圖Tq 功和熱量的關(guān)系功和熱量的關(guān)系共同點共同點 1都是能量傳送的度量，都是過程量；都是能量傳送的度量，都是過程量； 2只需在傳送過程中才有功，熱量。只需在傳送過程中才有功，熱量。1功是有規(guī)那么的宏觀運動能量的傳送，在作功是有規(guī)那么的宏觀運動能量的傳送，在作功功 過程中往往伴隨著能量形狀的轉(zhuǎn)變；過程中往往伴隨著能量形狀的轉(zhuǎn)變； 熱量是大量微觀粒子雜亂熱運動的能量的傳熱量是大量微觀粒子雜亂熱運動的能量的傳 遞，傳熱過程中不出現(xiàn)能量形狀的變化；遞，傳熱過程中不出現(xiàn)能量形狀的變化；區(qū)別區(qū)別2功轉(zhuǎn)變成熱量是無條件的；功轉(zhuǎn)變成熱量是無條件的； 而熱轉(zhuǎn)變勝利是有條件的。而熱轉(zhuǎn)變勝利是有條件的。第一

27、章第一章 根本概念根本概念1-1 熱能和機械能相互轉(zhuǎn)換的過程熱能和機械能相互轉(zhuǎn)換的過程1-2 熱力系統(tǒng)熱力系統(tǒng) 1-3 工質(zhì)的熱力學(xué)形狀及其根本形狀參數(shù)工質(zhì)的熱力學(xué)形狀及其根本形狀參數(shù)1-4 平衡形狀、形狀方程式、坐標(biāo)圖平衡形狀、形狀方程式、坐標(biāo)圖1-5 工質(zhì)的形狀變化過程工質(zhì)的形狀變化過程1-6 過程功和熱量過程功和熱量1-7 熱力循環(huán)熱力循環(huán)1-7 熱力循環(huán)熱力循環(huán)正向循環(huán)和逆向循環(huán)正向循環(huán)和逆向循環(huán) 1. 正向循環(huán)正向循環(huán)1正向循環(huán)：將熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能的循環(huán)。正向循環(huán)：將熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能的循環(huán)。 2p-v圖，圖，T-s圖表示圖表示p-v圖圖順時針方向進展：順時針方向進展：1-a-2為膨脹

28、過程為膨脹過程2-b-1為緊縮過程為緊縮過程p210vab34wnetT-s圖圖順時針方向進展：順時針方向進展：1-a-2為工質(zhì)吸熱過程為工質(zhì)吸熱過程2-b-1為工質(zhì)放熱過程為工質(zhì)放熱過程21ab4q1-q2=wnetT0s3 循環(huán)循環(huán) p210vab34wnetnet1 22 1abwwww net1 22 1abqqqq 循環(huán)中被參與熱量有效利用程度，循環(huán)中被參與熱量有效利用程度， 評價正向循環(huán)的經(jīng)濟性。評價正向循環(huán)的經(jīng)濟性。3熱效率熱效率t t 1。 能夠能夠1，=1，1。 或或 愈大，闡明循環(huán)的經(jīng)濟性越好。愈大，闡明循環(huán)的經(jīng)濟性越好。2netqw1netqw 1. 效率為效率為100%

29、的熱機能否能夠存在。的熱機能否能夠存在。2. 在一定條件下，熱機的熱效率最大能到達多少？在一定條件下，熱機的熱效率最大能到達多少？ 即循環(huán)中吸收的熱量最多能轉(zhuǎn)變?yōu)槎嗌俟Γ考囱h(huán)中吸收的熱量最多能轉(zhuǎn)變?yōu)槎嗌俟Γ?. 熱效率又與哪些要素有關(guān)？熱效率又與哪些要素有關(guān)？|思索思索例題：某種氣體工質(zhì)從形狀例題：某種氣體工質(zhì)從形狀1p1, V1可逆地膨脹可逆地膨脹到形狀到形狀2。膨脹過程中：。膨脹過程中：1工質(zhì)的壓力服從工質(zhì)的壓力服從p=a-bV，其中，其中a，b為常數(shù)；為常數(shù)；2工質(zhì)的工質(zhì)的pV堅持恒定為堅持恒定為p1V1。試分別求兩過程。試分別求兩過程 中氣體的膨脹功。中氣體的膨脹功。解：過程為可逆過程：解：