熱力學(xué)基本概念和公式

第一章熱力學(xué)基本概念一、基本概念熱機(jī):可把熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的機(jī)器統(tǒng)稱為熱力發(fā)動機(jī)，簡稱熱機(jī).工質(zhì)：實現(xiàn)熱能與機(jī)械能相互轉(zhuǎn)換的媒介物質(zhì)即稱為工質(zhì)。熱力系統(tǒng)：用界面將所要研究的對象與周圍環(huán)境分割開來，這種人為分割的研究對象，稱為熱力系統(tǒng)。邊界:系統(tǒng)與外界得分界面。外界：邊界以外的物體。開口系統(tǒng)：與外界有物質(zhì)交換的系統(tǒng)，控制體（控制容積）。閉口系統(tǒng)：與外界沒有物質(zhì)的交換，控制質(zhì)量.絕熱系統(tǒng)：與外界沒有熱量的交換。孤立系統(tǒng)：與外界沒有任何形式的物質(zhì)和能量的交換的系統(tǒng)。狀態(tài)：系統(tǒng)中某瞬間表現(xiàn)的工質(zhì)熱力性質(zhì)的總狀況。平衡狀態(tài)：系統(tǒng)在不受外界影響的條件下，如果宏觀熱力性質(zhì)不隨時間而變,系統(tǒng)內(nèi)外同時建立熱和力的平衡，這時系統(tǒng)的狀態(tài)就稱為熱力平衡狀態(tài)。狀態(tài)參數(shù)：溫度、壓力、比容（密度）、內(nèi)能、熵、焓。強(qiáng)度性參數(shù)：與系統(tǒng)內(nèi)物質(zhì)的數(shù)量無關(guān)，沒有可加性.廣延性參數(shù)：與系統(tǒng)同內(nèi)物質(zhì)的數(shù)量有關(guān)，具有可加性。準(zhǔn)靜態(tài)過程:過程進(jìn)行的非常緩慢，使過程中系統(tǒng)內(nèi)部被破壞了的平衡有足夠的時間恢復(fù)到新的平衡態(tài)，從而使過程的每一瞬間系統(tǒng)內(nèi)部的狀態(tài)都非常接近于平衡狀態(tài)。可逆過程:當(dāng)系統(tǒng)進(jìn)行正反兩個過程后,系統(tǒng)與外界都能完全回復(fù)到出示狀態(tài)。膨脹功：由于系統(tǒng)容積發(fā)生變化（增大或者縮小）而通過系統(tǒng)邊界向外界傳遞的機(jī)械功。（對外做功為正，外界對系統(tǒng)做功為負(fù)）。熱量:通過系統(tǒng)邊界向外傳遞的熱量。熱力循環(huán)：工質(zhì)從某一初態(tài)開始，經(jīng)歷一系列中間過程,最后又回到初始狀態(tài)。二、基本公式J2dx=x-xJdx=0理想氣體狀態(tài)方程式：pV=RTm循環(huán)熱效率w耳=—nett qi制冷系數(shù)wnet第二章熱力學(xué)第一定律一、基本概念熱力學(xué)第一定律:能量既不能被創(chuàng)造，也不能被消滅，它只能從一種形式轉(zhuǎn)換成另一種形式，或從一個系統(tǒng)轉(zhuǎn)移到另一個系統(tǒng)，而其總量保持恒定。

熱力學(xué)能：儲存在系統(tǒng)內(nèi)部的能量（內(nèi)能、熱能）外儲存能:宏觀動能和重力位能.推動功：工質(zhì)在開口系統(tǒng)中流動而傳遞的功.pV流動功:A（pV）技術(shù)功：能夠被外界所利用的功。軸功:系統(tǒng)通過機(jī)械軸與外界傳遞的機(jī)械功稱為軸功。穩(wěn)定流動:工質(zhì)（流體）流程中的任何位置上,工質(zhì)的流速及其狀態(tài)參數(shù)均不隨時間而變化。二、基本公式系統(tǒng)總儲存能E=U+E+EKp1+—mc2+mgzq=u—q=u—u21+f12pdv（可逆）1開口系統(tǒng)能量方程穩(wěn)定流動能量方程：1q=Ah+Ac2+gAz+w2f s第三章理想氣體的性質(zhì)及熱力過程一、基本概念理想氣體:比定容熱容（定容比熱）：在定容情況下，單位質(zhì)量的物體，溫度每變化1度所吸收或放出的熱量.比定壓熱容（定壓比熱）：理想氣體混合物的壓力：道爾頓分壓定律理性氣體混合物的容積:亞美格分體積定律定容過程：定壓過程:定溫過程：絕熱過程：等熵過程:多變過程二、基本公式比熱容定義8qc=dTSq dhc=p=pdTdTSqduC=v= —vdTdT邁耶公式（梅耶公式）理想氣體的熱力學(xué)能和焓、熵Au=q=J2cdTv1vh=u+pvAh=q=JcdTp1pds電T

理想氣體主要熱力過程的基本公式過程定容定壓過程定溫過程定熵過程多變過程v=定值p=定值T=定值pvT關(guān)系￡=c=旦=ET TT1pT—1=—1pT22v Tfv T222pv=pv1122pvk=pvk1122Au>Ah>AsAu=q=J2cdv 1vAh=q=J2cdp 1pTAs=cIntvTirAuc=(TV—T—￡)Ah=c2(T1—T)T=c(T—T)1A p 2T1As=clntpT1Au=0Ah=0vAs=RIntgv1=Rln件g p2Au=c(T—T)v2 1Ah=c(T—T)p2 1As=0膨脹功w=J2pdv1w=J2pdv=01w=J2pdv1=p(v—v)21=R(T—T)21w=J2pdv1w=J2pdv1熱量q=J2cdTq=J2Tdsiq=Au=c(T—v2Tq=Ah=c(T-1 p 2-Tq)=TAsq=0第四章熱力學(xué)第二定律一、基本概念

熱力學(xué)第二定律：開爾文說法：不可能制成一種循環(huán)動作的熱機(jī)，它只從一個熱源吸熱，使之完全轉(zhuǎn)變?yōu)橛杏霉Γ渌矬w不發(fā)生任何變化。克勞修斯說法：不可能把熱量從低溫物體傳到高溫物體而不引起其他變化。卡諾循環(huán):在兩個恒溫?zé)嵩撮g，由兩個可逆等溫過程和兩個可逆絕熱（等熵）過程所組成的循環(huán)?？ㄖZ定理：定理1：在給定的兩個恒溫?zé)嵩矗ㄏ嗤邷責(zé)嵩春拖嗤蜏責(zé)嵩矗╅g工作的一切可逆循環(huán)，其熱效率都相等,與其循環(huán)種類無關(guān)，也與工質(zhì)無關(guān)。定理2：在給定的兩個恒溫?zé)嵩撮g工作的一切不可逆循環(huán)，其熱效率不可能大于卡諾循環(huán)的熱效率.孤立系統(tǒng)熵增原理：在孤立系統(tǒng)中，一切實際過程（不可逆過程）都朝著使系統(tǒng)熵增加的方向進(jìn)行，或者在極限情況下（可逆過程）系統(tǒng)的熵保持不限,而任何使系統(tǒng)熵減少的過程都是不可能發(fā)生的。二、基本公式熱機(jī)效率：■netq2卡諾循環(huán)效率：熵的定義式：Q1Q1Q1■net熱機(jī)效率：■netq2卡諾循環(huán)效率：熵的定義式：Q1Q1Q1■netQ1Q1As=J2ds=0克勞修斯積分：￡嘆＜0Tr熵方程：閉口系統(tǒng)：dS=^閉口系統(tǒng)：dS=^Q+聖=6STT+8Sg開口系統(tǒng)（穩(wěn)定流動）：0=S+S+m(s—s開口系統(tǒng)（穩(wěn)定流動）：0=S+S+m(s—s)fg12第五章實際氣體、水蒸汽和濕空氣一、基本概念對比參數(shù)：實際氣體任意狀態(tài)的參數(shù)相對于臨界參數(shù)的對比值。對比態(tài)定律:在相同的壓力和溫度下，不同氣體的比體積是不同的，但是只要它們的p和T相同，它們的v也必定相同，說明各種氣體在rrr對應(yīng)狀態(tài)下有相同的對比性質(zhì).水蒸汽：一點：臨界點兩線：下界線（飽和水線）、上界線（干飽和蒸汽）三區(qū)：未飽和水區(qū)、濕蒸汽區(qū)、過熱蒸汽區(qū)五態(tài)：未飽和水、飽和水、濕蒸汽、干飽和蒸汽、過熱蒸汽絕對濕度：單位體積的濕空氣中所含水蒸氣的質(zhì)量。相