緒論熱力學(xué)體系熱力學(xué)狀態(tài)平衡狀態(tài)單位制ppt課件

1、 緒緒 論論 熱力學(xué)體系熱力學(xué)體系 熱力學(xué)形狀熱力學(xué)形狀 平衡形狀平衡形狀 單位制單位制 經(jīng)過引見本課程的內(nèi)容和特點，引經(jīng)過引見本課程的內(nèi)容和特點，引起學(xué)生對該課程的注重。引見熱力起學(xué)生對該課程的注重。引見熱力學(xué)的根本概念。學(xué)的根本概念。 熱力學(xué)根本概念的引見熱力學(xué)根本概念的引見 熱力學(xué)體系和單位制換算熱力學(xué)體系和單位制換算 2/2第一篇第一篇 工程熱力學(xué)根底工程熱力學(xué)根底01 自然界中的能源及熱能的利用自然界中的能源及熱能的利用緒論緒論 自然界中可以供人們運(yùn)用的能源: 風(fēng)能、水能、太陽能、地?zé)崮?、燃料的化學(xué)能及原子核能等 直接被人們利用的能源：風(fēng)能和水能 以熱能方式利用的能源：其它 熱能利用

2、的兩種根本方式： 直接利用和間接利用 在熱能的間接利用中，能量的轉(zhuǎn)換往往是能量利用的前提，各種熱動力安裝將熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，經(jīng)過動力機(jī)帶動發(fā)電機(jī)，最后轉(zhuǎn)換成電能的方式利用，電能具有保送和運(yùn)用方便等優(yōu)點。 有關(guān)能量及其相互轉(zhuǎn)換規(guī)律的知識即工程熱力學(xué)的知識。02 熱力學(xué)及熱力工程的開展簡史熱力學(xué)及熱力工程的開展簡史 遠(yuǎn)古時代的鉆木取火，我國在12-13世紀(jì)就有用火力來產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的走馬燈，運(yùn)用火藥向后噴氣加速箭的飛行記載。18世紀(jì)發(fā)明蒸汽機(jī)，實現(xiàn)了熱能向機(jī)械能的轉(zhuǎn)換。但是，由于蒸汽機(jī)笨重、效率不高等缺陷，因此促使人們對于水和蒸汽以及其它物質(zhì)的熱力性質(zhì)進(jìn)展研討；與此同時，卡諾對如何提高熱效率，邁耶、

3、焦?fàn)柕热藢崤c功的轉(zhuǎn)換規(guī)律進(jìn)展了大量實驗，從而建立了熱力學(xué)兩個根本定律。 在熱力學(xué)有關(guān)實際的指點下，于19世紀(jì)末期，遂發(fā)明了內(nèi)燃機(jī)及蒸汽輪機(jī)，內(nèi)燃機(jī)具有效率高、分量輕的優(yōu)點，蒸汽輪機(jī)那么具有效率高、功率大的優(yōu)點。內(nèi)燃機(jī)及蒸汽輪機(jī)的出現(xiàn)，極大地促進(jìn)并開展了熱力學(xué)中熱力過程和熱力循環(huán)的研討。而蒸汽輪機(jī)又推進(jìn)了高參數(shù)蒸汽性質(zhì)及高速氣流等問題的研討，使熱力學(xué)兩個定律運(yùn)用于工程實踐中，構(gòu)成了工程熱力學(xué)學(xué)科。 03 工程熱力學(xué)的研討對象及其主要內(nèi)容工程熱力學(xué)的研討對象及其主要內(nèi)容工程熱力學(xué)包括的內(nèi)容如下：工程熱力學(xué)包括的內(nèi)容如下： 一、研討工質(zhì)的熱力性質(zhì)：一、研討工質(zhì)的熱力性質(zhì)： 熱功轉(zhuǎn)換的媒介，叫做任務(wù)

4、介質(zhì)，簡稱工熱功轉(zhuǎn)換的媒介，叫做任務(wù)介質(zhì)，簡稱工質(zhì)。如蒸汽機(jī)中的蒸汽，內(nèi)燃機(jī)、渦輪噴質(zhì)。如蒸汽機(jī)中的蒸汽，內(nèi)燃機(jī)、渦輪噴氣發(fā)動機(jī)中的空氣和燃?xì)獾取獍l(fā)動機(jī)中的空氣和燃?xì)獾?。二、研討能量之間的轉(zhuǎn)換規(guī)律及其運(yùn)用二、研討能量之間的轉(zhuǎn)換規(guī)律及其運(yùn)用第一章第一章 根本概念及氣體的根本性質(zhì)根本概念及氣體的根本性質(zhì)11 熱力學(xué)體系熱力學(xué)體系一、體系、外界一、體系、外界在分析熱力學(xué)問題時，按研討義務(wù)的詳細(xì)要求，在分析熱力學(xué)問題時，按研討義務(wù)的詳細(xì)要求，選取一定范圍內(nèi)的物質(zhì)作為研討對象，該研討選取一定范圍內(nèi)的物質(zhì)作為研討對象，該研討對象叫做熱力學(xué)體系或簡稱體系。與體系發(fā)生對象叫做熱力學(xué)體系或簡稱體系。與體系發(fā)生

5、作用，但不列為研討對象的物質(zhì)，叫做外界。作用，但不列為研討對象的物質(zhì)，叫做外界。體系與外界間的界限，叫做分界面。分界面可體系與外界間的界限，叫做分界面。分界面可以是真實的，也可以是假想的；可以是固定的，以是真實的，也可以是假想的；可以是固定的，也可以是脹縮的或運(yùn)動的。也可以是脹縮的或運(yùn)動的。分界面實例：分界面實例：圖圖111表示封鎖在氣缸中的氣體作為研討表示封鎖在氣缸中的氣體作為研討對象時，氣缸和活塞的內(nèi)壁面就是真實的分對象時，氣缸和活塞的內(nèi)壁面就是真實的分界面，而活塞頂部卻又是可以脹縮的或運(yùn)動界面，而活塞頂部卻又是可以脹縮的或運(yùn)動的分界面。圖的分界面。圖112表示氣體不斷從截面表示氣體不斷從

6、截面11流進(jìn)，在遭到葉輪的作用下，壓力必升流進(jìn)，在遭到葉輪的作用下，壓力必升高，并不斷從截面高，并不斷從截面22流出。假設(shè)選取進(jìn)、流出。假設(shè)選取進(jìn)、出口截面之間的氣體作為研討對象，那么進(jìn)、出口截面之間的氣體作為研討對象，那么進(jìn)、出口截面出口截面11和和22是假想的，固定的分界是假想的，固定的分界面，殼體的內(nèi)壁是真實的，固定的分界面。面，殼體的內(nèi)壁是真實的，固定的分界面。 三、體系的分類三、體系的分類 1、閉口體系、閉口體系 體系和外界之間，可以有功的交換和熱量的體系和外界之間，可以有功的交換和熱量的交換，但沒有物質(zhì)交換，這種體系叫閉口體交換，但沒有物質(zhì)交換，這種體系叫閉口體系。閉口體系的質(zhì)量堅

7、持恒定，所以閉口體系。閉口體系的質(zhì)量堅持恒定，所以閉口體系又叫控制體系。圖系又叫控制體系。圖111所示所示 2、開口體系、開口體系 體系和外界之間，不僅可以有功的交換和熱體系和外界之間，不僅可以有功的交換和熱量的交換，而且還有物質(zhì)的交換，這種體系量的交換，而且還有物質(zhì)的交換，這種體系叫開口體系，開口體系中能量的交換和物質(zhì)叫開口體系，開口體系中能量的交換和物質(zhì)的交換是在某劃定的空間范圍內(nèi)進(jìn)展的，所的交換是在某劃定的空間范圍內(nèi)進(jìn)展的，所以開口體系又叫做控制容積或控制體。圖以開口體系又叫做控制容積或控制體。圖112所示所示 3、絕熱體系、絕熱體系 假設(shè)體系和外界之間沒有熱量交換，那么叫假設(shè)體系和外界

8、之間沒有熱量交換，那么叫做絕熱體系。做絕熱體系。 4、孤立體系、孤立體系 假設(shè)體系與外界之間，既沒有功和熱量的交假設(shè)體系與外界之間，既沒有功和熱量的交換，又沒有物質(zhì)的交換，那么叫做孤立體系。換，又沒有物質(zhì)的交換，那么叫做孤立體系。 12 熱力學(xué)形狀熱力學(xué)形狀 平衡形狀平衡形狀 一、熱力學(xué)形狀形狀一、熱力學(xué)形狀形狀 在某一指定的瞬間，熱力學(xué)體系所處的宏在某一指定的瞬間，熱力學(xué)體系所處的宏觀物理形狀，或者是熱力學(xué)體系所具有的觀物理形狀，或者是熱力學(xué)體系所具有的物理特性的總標(biāo)志。物理特性的總標(biāo)志。 二、形狀參數(shù)二、形狀參數(shù) 描畫體系形狀的物理量，叫做形狀參數(shù)。描畫體系形狀的物理量，叫做形狀參數(shù)。 如

9、溫度、壓力等。如溫度、壓力等。 三、平衡形狀 閉口體系在沒有外界影響的條件下，假設(shè)體系各部分的形狀不隨時間而改動，即體系宏觀性質(zhì)的物理量，例如壓力和溫度等，在恣意兩個瞬時比較，其結(jié)果是一樣的，那么該體系就是處于熱力平衡形狀，或簡稱平衡形狀，否那么就叫做不平衡形狀。如圖111 平衡形狀是動態(tài)平衡，平衡形狀必需滿足的條件是熱平衡、力平衡和化學(xué)平衡。 13 單位制單位制 為了得到熱力學(xué)準(zhǔn)確的計算數(shù)據(jù)，弄清楚為了得到熱力學(xué)準(zhǔn)確的計算數(shù)據(jù)，弄清楚各個物理量的單位是很重要的。由于各個各個物理量的單位是很重要的。由于各個物理量之間存在著一定的關(guān)系，所以把某物理量之間存在著一定的關(guān)系，所以把某些量作為根本量，

10、并規(guī)定某一單位作為根些量作為根本量，并規(guī)定某一單位作為根本單位。而其他的物理量作為導(dǎo)出量，其本單位。而其他的物理量作為導(dǎo)出量，其所具有的單位，那么稱之為導(dǎo)出單位。顧所具有的單位，那么稱之為導(dǎo)出單位。顧名思義，導(dǎo)出量是根據(jù)物理定律從根本量名思義，導(dǎo)出量是根據(jù)物理定律從根本量推導(dǎo)出來的，導(dǎo)出單位也就可以由根本單推導(dǎo)出來的，導(dǎo)出單位也就可以由根本單位的相乘、相除的方式所構(gòu)成，國際上正位的相乘、相除的方式所構(gòu)成，國際上正在推行和采用的國際單位制，簡稱國際制在推行和采用的國際單位制，簡稱國際制或或SI制。制。 國際單位制單位和工程制單位 兩種單位制的單位間的換算關(guān)系，可根據(jù)千克力的定義并按牛頓第二運(yùn)動定律導(dǎo)出為：）（或（質(zhì)量）fkgNs