清華大學(xué)工程熱力學(xué)課件 第1章01

1、作業(yè)1-41-71-81-10 溫馨提示1. 轉(zhuǎn)宋藝新老師通知： 實驗課補(bǔ)退選定于 9月24日8:00-29日16:00 （周一至周六）開放選課 第4、5、6周有實驗2. 第3周時，科代表到助教處借 “實驗指示書 ”等，用后歸還第一章 基本概念Basic Concepts2第一章 基本概念 1-1 熱力系統(tǒng) 1-2 狀態(tài)和狀態(tài)參數(shù) 1-3 基本狀態(tài)參數(shù) 1-4 平衡狀態(tài) 1-5 狀態(tài)方程、坐標(biāo)圖 1-6 準(zhǔn)靜態(tài)過程、可逆過程 1-7 功 量 1-8 熱量與熵 1-9 熱力循環(huán)1-1 熱力系統(tǒng)熱力系統(tǒng)(熱力系、系統(tǒng))：人為地選取 一定范圍內(nèi)的物質(zhì)研究對象1、系統(tǒng)的定義Thermodynamic

2、systemThermodynamic system :A quantity of matter or a region in space chosen for study1-1 熱力系統(tǒng) (續(xù))外界：系統(tǒng)以外的所有物質(zhì)2、外界、系統(tǒng)的邊界邊界(界面)：系統(tǒng)與外界的分界面系統(tǒng)與外界的作用都通過邊界surroundingsboundary熱力系統(tǒng)選取的人為性鍋爐汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)給水泵凝汽器過熱器只交換功只交換熱既交換功也交換熱邊界特性真實、虛構(gòu)固定、活動fixed 、 movablereal 、imaginary熱力系統(tǒng)分類以系統(tǒng)與外界關(guān)系劃分：是否傳熱是否傳功 非絕功系 絕功系是否傳熱、功、質(zhì) 非

3、孤立系 有 無是否傳質(zhì)進(jìn)口出口開口系 閉口系非絕熱系 絕熱系孤立系Types of System開口系絕熱系孤立系Closed systemControl massIsolated systemOpen systemControl volume閉口系A(chǔ)diabatic system1234mQW1 開口系系統(tǒng)間的關(guān)系非孤立系相關(guān)外界孤立系1+2 閉口系1+2+3 絕熱閉口系1+2+3+4 孤立系熱力系統(tǒng)其它分類方式 其它分類方式 (按內(nèi)部狀況)物理化學(xué)性質(zhì) 均勻系 非均勻系工質(zhì)種類多元系單元系簡單可壓縮系統(tǒng)最重要的系統(tǒng) 只交換熱量和一種準(zhǔn)靜態(tài)的容積變化功容積變化功壓縮功膨脹功Simple co

4、mpressible systemMoving Boundary WorkCompression WorkExpansion Work1-2 狀態(tài)和狀態(tài)參數(shù)狀態(tài)：某一瞬間熱力系所呈現(xiàn)的宏觀狀況狀態(tài)參數(shù)：描述熱力系狀態(tài)的物理量狀態(tài)參數(shù)的特征：1、狀態(tài)確定，則狀態(tài)參數(shù)也確定，反之亦然2、狀態(tài)參數(shù)的積分特征：狀態(tài)參數(shù)的變化量 與路徑無關(guān)，只與初終態(tài)有關(guān)3、狀態(tài)參數(shù)的微分特征：全微分State and state properties狀態(tài)參數(shù)的積分特征 狀態(tài)參數(shù)變化量與路徑無關(guān)，只與初終態(tài)有關(guān)。數(shù)學(xué)上：點函數(shù)、態(tài)函數(shù)1 2ab例：登山高度point function狀態(tài)參數(shù)的微分特征設(shè) z =z (x

5、 , y)dz是全微分充要條件：可判斷是否是狀態(tài)參數(shù)Total differentials強(qiáng)度參數(shù)與廣延參數(shù)強(qiáng)度參數(shù)：與物質(zhì)的量無關(guān)的參數(shù) 如壓力 p、溫度T廣延參數(shù)：與物質(zhì)的量有關(guān)的參數(shù)可加性 如 質(zhì)量m、容積 V、內(nèi)能 U、焓 H、熵S比參數(shù)：比容比內(nèi)能比焓比熵 單位：/kg /kmol 具有強(qiáng)度參數(shù)的性質(zhì)Intensive properties Extensive properties 強(qiáng)度參數(shù)與廣延參數(shù) (續(xù)) 速度動能高度 位能 內(nèi)能溫度應(yīng)力摩爾數(shù)（強(qiáng)）（強(qiáng)）（強(qiáng)）（強(qiáng)）（廣）（廣）（廣）（廣）Velocity Kinetic EnergyHeight Potential Energ

6、yTemperature Internal EnergyStressMol1-3 基本狀態(tài)參數(shù)壓力 p、溫度 T、比容 v （容易測量）1、壓力 p ( pressure ) 物理中壓強(qiáng)，單位: Pa (Pascal), N/m2常用單位 (Units)： 1 kPa = 103 Pa 1bar = 105 Pa 1 MPa = 106 Pa 1 atm = 760 mmHg = 105 Pa 1 mmHg = Pa 1 at = 1 kgf/cm2 = 104 PaBasic state properties壓力p測量示意圖絕對壓力與環(huán)境壓力的相對值 相對壓力注意：只有絕對壓力 p 才是狀態(tài)參數(shù)U-tube manometerBourdon Tube絕對壓力與相對壓力示意圖當(dāng) p pb表壓力 pe當(dāng) p 能夠足夠快恢復(fù)新平衡 準(zhǔn)靜態(tài)過程Relaxation time準(zhǔn)靜態(tài)過程的工程應(yīng)用例：活塞式內(nèi)燃機(jī) 2000轉(zhuǎn)/分 曲柄 2沖程/轉(zhuǎn)，米/沖程活塞運動速度=20002 /60=10 m/s壓力波恢復(fù)平衡速度(聲速)：350 m/s破壞平衡所需時間（外部作用時間）恢復(fù)平衡所需時間（馳豫時間）一般的工程過程都可認(rèn)為是準(zhǔn)靜態(tài)過程具體工程問題具體分析?！巴蝗弧?“緩慢”準(zhǔn)靜態(tài)過程的容積變化功pp外f初始：pA = p外A +fA如