工程熱力學(xué)第講修正

工程熱力學(xué)第講修正第1頁，共41頁，2023年，2月20日，星期四一般過程p1

=p0+重物p，Tp0T1

=T0突然去掉重物最終p2

=p0T2

=T0pv12..第2頁，共41頁，2023年，2月20日，星期四準(zhǔn)靜態(tài)過程p1

=p0+重物p，Tp0T1

=T0假如重物有無限多層每次只去掉無限薄一層pv12...系統(tǒng)隨時(shí)接近于平衡態(tài)第3頁，共41頁，2023年，2月20日，星期四準(zhǔn)靜態(tài)過程有實(shí)際意義嗎？既是平衡，又是變化既可以用狀態(tài)參數(shù)描述，又可進(jìn)行熱功轉(zhuǎn)換疑問：理論上準(zhǔn)靜態(tài)應(yīng)無限緩慢，工程上怎樣處理？第4頁，共41頁，2023年，2月20日，星期四準(zhǔn)靜態(tài)過程的工程條件破壞平衡所需時(shí)間（外部作用時(shí)間）恢復(fù)平衡所需時(shí)間（馳豫時(shí)間）>>有足夠時(shí)間恢復(fù)新平衡

準(zhǔn)靜態(tài)過程第5頁，共41頁，2023年，2月20日，星期四準(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)，0.15米/沖程活塞運(yùn)動(dòng)速度=200020.15/60=10m/s壓力波恢復(fù)平衡速度（聲速）350m/s破壞平衡所需時(shí)間（外部作用時(shí)間）>>恢復(fù)平衡所需時(shí)間（馳豫時(shí)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。第6頁，共41頁，2023年，2月20日，星期四實(shí)施準(zhǔn)平衡過程的條件推動(dòng)過程進(jìn)行的不平衡勢為無限小.(力,熱)第7頁，共41頁，2023年，2月20日，星期四4熱力過程及熱力循環(huán)熱力循環(huán)封閉的熱力過程稱為熱力循環(huán).

熱力系從某一初始狀態(tài)出發(fā)經(jīng)歷一系列狀態(tài)變化后又回到初態(tài).正循環(huán)(熱機(jī)循環(huán))逆循環(huán)(制冷循環(huán))第8頁，共41頁，2023年，2月20日，星期四高溫?zé)嵩礋釞C(jī)低溫?zé)嵩碤1Q2W循環(huán)效率高溫?zé)嵩礋釞C(jī)低溫?zé)嵩碤1Q2W制冷系數(shù)第9頁，共41頁，2023年，2月20日，星期四例題氧氣瓶的體積V=0.02m3,瓶中氧氣的絕對壓力為P=15MPa,溫度為30℃.問瓶中盛有多少千克氧氣?如果在氣焊時(shí)用去了1/3(按質(zhì)量計(jì)),而溫度不變,問瓶中氧氣的壓力是多少?第10頁，共41頁，2023年，2月20日，星期四作業(yè)1-51-61-14做在作業(yè)本上,下周一交第11頁，共41頁，2023年，2月20日，星期四§1-6熱力循環(huán)要實(shí)現(xiàn)連續(xù)作功，必須構(gòu)成循環(huán)定義：

熱力系統(tǒng)經(jīng)過一系列變化回到初態(tài)，這一系列變化過程稱為熱力循環(huán)。不可逆循環(huán)分類：可逆過程不可逆循環(huán)可逆循環(huán)第12頁，共41頁，2023年，2月20日，星期四正循環(huán)pVTS凈效應(yīng)：對外作功凈效應(yīng)：吸熱正循環(huán)：順時(shí)針方向2112第13頁，共41頁，2023年，2月20日，星期四逆循環(huán)pVTS凈效應(yīng)：對內(nèi)作功凈效應(yīng)：放熱逆循環(huán)：逆時(shí)針方向2112第14頁，共41頁，2023年，2月20日，星期四正向熱力循環(huán)的評價(jià)指標(biāo)正循環(huán)：凈效應(yīng)（對外作功，吸熱）WT1Q1Q2T2動(dòng)力循環(huán)：熱效率第15頁，共41頁，2023年，2月20日，星期四逆向熱力循環(huán)的評價(jià)指標(biāo)逆循環(huán)：凈效應(yīng)（對內(nèi)作功，放熱）WT0Q1Q2T2制冷循環(huán)：制冷系數(shù)制熱循環(huán)：制熱系數(shù)第16頁，共41頁，2023年，2月20日，星期四

第二章

熱力學(xué)第一定律第17頁，共41頁，2023年，2月20日，星期四閉口系循環(huán)的熱一律表達(dá)式

開口系能量方程熱力學(xué)能（內(nèi)能）推動(dòng)功和流動(dòng)功焓容積變化功w技術(shù)功wt軸功ws流動(dòng)功(pv)第18頁，共41頁，2023年，2月20日，星期四§2-1熱力學(xué)第一定律的本質(zhì)

熱力學(xué)第一定律

能量轉(zhuǎn)換與守恒定律本質(zhì)：能量轉(zhuǎn)換及守恒定律在熱過程中的應(yīng)用第19頁，共41頁，2023年，2月20日，星期四表述：1在任何發(fā)生能量傳遞和轉(zhuǎn)換的熱力過程中，傳遞和轉(zhuǎn)換前后能量的總量維持恒定。2永動(dòng)機(jī)是不可能制造成功的第20頁，共41頁，2023年，2月20日，星期四2-2功熱力與外界傳遞能量的方式：做功，傳熱第21頁，共41頁，2023年，2月20日，星期四功是物系間相互作用而傳遞的能量。單位：焦耳，J功的正負(fù)正：系統(tǒng)對外界作功負(fù)：外界對系統(tǒng)作功比功w，總功W第22頁，共41頁，2023年，2月20日，星期四準(zhǔn)平衡過程中的膨脹功示功圖：第23頁，共41頁，2023年，2月20日，星期四2-3熱熱力系與外界之間依靠溫差傳遞的能量正：熱力系吸熱 負(fù)：熱力系放熱熱量的計(jì)算

第24頁，共41頁，2023年，2月20日，星期四2-4循環(huán)過程熱一律1、重物下降，輸入功，絕熱容器內(nèi)氣體T

2、絕熱去掉，氣體T

，放出熱給水，T

恢復(fù)原溫。焦耳實(shí)驗(yàn)第25頁，共41頁，2023年，2月20日，星期四焦耳實(shí)驗(yàn)水溫升高可測得熱量，重物下降可測得功熱功當(dāng)量1cal=4.1868kJ工質(zhì)經(jīng)歷循環(huán):第26頁，共41頁，2023年，2月20日，星期四閉口系循環(huán)的熱一律表達(dá)式要想得到功，必須化費(fèi)熱能或其它能量第27頁，共41頁，2023年，2月20日，星期四§2-5熱一律的推論熱力學(xué)能

（內(nèi)能）第28頁，共41頁，2023年，2月20日，星期四熱力學(xué)能的導(dǎo)出對于循環(huán)1a2c1對于循環(huán)1b2c1狀態(tài)參數(shù)pV12abc第29頁，共41頁，2023年，2月20日，星期四以一定的方式儲(chǔ)存于熱力系內(nèi)部的能量叫做系統(tǒng)的熱力學(xué)能狀態(tài)參數(shù)微觀：物質(zhì)內(nèi)部粒子的微觀運(yùn)動(dòng)和粒子空間位形有關(guān)的能量第30頁，共41頁，2023年，2月20日，星期四熱力學(xué)能U的物理意義dU=

Q

-

W

WQ

dU

代表某微元過程中系統(tǒng)通過邊界交換的微熱量與微功量兩者之差值，也即系統(tǒng)內(nèi)部能量的變化。

U代表儲(chǔ)存于系統(tǒng)內(nèi)部的能量

內(nèi)儲(chǔ)存能（內(nèi)能、熱力學(xué)能）第31頁，共41頁，2023年，2月20日，星期四熱力學(xué)能的性質(zhì)分子動(dòng)能（移動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)、振動(dòng)）分子位能（相互作用）核能化學(xué)能熱力學(xué)能熱力學(xué)能是狀態(tài)量U:

廣延參數(shù)[kJ]

u

:

比參數(shù)[kJ/kg]熱力學(xué)能總以變化量出現(xiàn)，熱力學(xué)能零點(diǎn)人為定說明：第32頁，共41頁，2023年，2月20日，星期四系統(tǒng)總能外部儲(chǔ)存能宏觀動(dòng)能Ek=mc2/2宏觀位能Ep=mgz機(jī)械能系統(tǒng)總能E

=

U

+

Ek

+Epe

=

u

+ek

+

ep一般與系統(tǒng)同坐標(biāo)，常用U,dU,u,du第33頁，共41頁，2023年，2月20日，星期四熱力學(xué)能的導(dǎo)出閉口系循環(huán)δQ=δW第34頁，共41頁，2023年，2月20日，星期四熱力學(xué)能的導(dǎo)出對于循環(huán)1a2c1對于循環(huán)1b2c1狀態(tài)參數(shù)pV12abc第35頁，共41頁，2023年，2月20日，星期四熱力學(xué)能及閉口系熱一律表達(dá)式定義dU=

Q

-

W

熱力學(xué)能U

狀態(tài)函數(shù)Q=

dU

+

WQ=

U

+

W閉口系熱一律表達(dá)式?。?！兩種特例

絕功系

Q

=

dU

絕熱系

W=-

dU第36頁，共41頁，2023年，2月20日，星期四熱力學(xué)能U的物理意義dU=

Q

-

W

WQ

dU

代表某微元過程中系統(tǒng)通過邊界交換的微熱量與微功量兩者之差值，也即系統(tǒng)內(nèi)部能量的變化。

U代表儲(chǔ)存于系統(tǒng)內(nèi)部的能量

內(nèi)儲(chǔ)存能（內(nèi)能、熱力學(xué)能）第37頁，共41頁，2023年，2月20日，星期四u

=

f(p,v)u

=

f(T,v)u

=

f(p,T)∮du=0第38頁，共41頁，2023年，2月20日，星期四熱一律的文字表達(dá)式熱一律:能量守恒與轉(zhuǎn)換定律進(jìn)入系統(tǒng)的能量

-

離開系統(tǒng)的能量

=系統(tǒng)內(nèi)部儲(chǔ)存能量的變化第39頁，共41頁，2023年，2月20日，星期四§2-3能量的傳遞和