工程熱力學(xué)基本概念及定義

工程熱力學(xué)基本概念及定義第1頁，共82頁，2023年，2月20日，星期一1一、熱能動力裝置(Thermalpowerplant)

定義：從燃料燃燒中獲得熱能并利用熱能得到動力的整套設(shè)備。分類氣體動力裝置(combustiongaspowerplant)內(nèi)燃機(internalcombustiongasengine)燃?xì)廨啓C裝置(gasturbinepowerplant)噴氣發(fā)動機(jetpowerplant)……蒸氣動力裝置(steampowerplant)1-1熱能和機械能相互轉(zhuǎn)換的過程第2頁，共82頁，2023年，2月20日，星期一2二、工質(zhì)(workingsubstance;workingmedium)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:物質(zhì)三態(tài)中氣態(tài)最適宜。

1）膨脹性

2）流動性

3）熱容量

4）穩(wěn)定性，安全性

5）對環(huán)境友善

6）價廉，易大量獲取第3頁，共82頁，2023年，2月20日，星期一3三、熱源(heatsource;heatreservoir)

定義：工質(zhì)從中吸取或向之排出熱能的物質(zhì)系統(tǒng)。?高溫?zé)嵩础獰嵩?/p>

（

heatsource）低溫?zé)嵩础湓矗╤eatsink）?恒溫?zé)嵩?constantheatreservoir)變溫?zé)嵩吹?頁，共82頁，2023年，2月20日，星期一4蒸汽動力裝置中熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能的過程過熱器134鍋爐給水泵汽輪機發(fā)電機冷凝器26冷卻水熱能動力裝置的工作過程：

工質(zhì)自高溫?zé)嵩次鼰釋⑵渲幸徊糠洲D(zhuǎn)化為機械能而作功把余下部分傳給低溫?zé)嵩吹?頁，共82頁，2023年，2月20日，星期一5第一章基本概念1-1熱能和機械能相互轉(zhuǎn)換的過程1-2熱力系統(tǒng)1-3工質(zhì)的熱力學(xué)狀態(tài)及其基本狀態(tài)參數(shù)1-4平衡狀態(tài)、狀態(tài)方程式、坐標(biāo)圖1-5工質(zhì)的狀態(tài)變化過程1-6過程功和熱量1-7熱力循環(huán)第6頁，共82頁，2023年，2月20日，星期一61-2熱力系統(tǒng)?系統(tǒng)(thermodynamicsystem,system)

人為分割出來，作為熱力學(xué)研究對象的有限物質(zhì)系統(tǒng)。?

外界(surrounding)：系統(tǒng)之外的所有物質(zhì)統(tǒng)稱為外界或環(huán)境。?邊界(boundary)：系統(tǒng)與外界的分界面。一、定義系統(tǒng)與外界的作用都通過邊界第7頁，共82頁，2023年，2月20日，星期一7?汽缸-活塞裝置二、系統(tǒng)及邊界示例第8頁，共82頁，2023年，2月20日，星期一8二、系統(tǒng)及邊界示例?汽車發(fā)動機第9頁，共82頁，2023年，2月20日，星期一9邊界特性固定、活動真實、虛構(gòu)第10頁，共82頁，2023年，2月20日，星期一10閉口系（closedsystem）系統(tǒng)與外界之間沒有物質(zhì)交換，只有能量交換.（控制質(zhì)量系）。開口系（opensystem）

系統(tǒng)與外界之間既有物質(zhì)交換，又有能量交換。（控制容積系統(tǒng)）。(1)按系統(tǒng)與外界是否進(jìn)行質(zhì)量交換三、熱力系分類第11頁，共82頁，2023年，2月20日，星期一112.按系統(tǒng)與外界能量交換情況劃分

a:簡單系統(tǒng)（Simplesystem）b:絕熱系統(tǒng)（Adiabaticsystem）c:孤立系統(tǒng)（Isolatedsystem）系統(tǒng)與外界只交換熱量和一種形式的功。系統(tǒng)與外界之間完全沒有熱量交換。系統(tǒng)與外界之間既無物質(zhì)，又無能量交換。第12頁，共82頁，2023年，2月20日，星期一121234mQW1開口系熱力系統(tǒng)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

孤立系第13頁，共82頁，2023年，2月20日，星期一13

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。注意：3.簡單可壓縮系統(tǒng)（simplecompressiblesystem）—最重要的系統(tǒng)只交換熱量和一種體積變化功的系統(tǒng)體積變化功壓縮功膨脹功第14頁，共82頁，2023年，2月20日，星期一14三、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，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)(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。)

單相系復(fù)相系注意：1）不計恒外力場影響；2）復(fù)相系未必不均勻—濕蒸汽；單元系未必均勻—氣液平衡分離狀態(tài)。

4.按組元和相數(shù)劃分第15頁，共82頁，2023年，2月20日，星期一15第一章基本概念1-1熱能和機械能相互轉(zhuǎn)換的過程1-2熱力系統(tǒng)1-3工質(zhì)的熱力學(xué)狀態(tài)及其基本狀態(tài)參數(shù)1-4平衡狀態(tài)、狀態(tài)方程式、坐標(biāo)圖1-5工質(zhì)的狀態(tài)變化過程1-6過程功和熱量1-7熱力循環(huán)第16頁，共82頁，2023年，2月20日，星期一161-3工質(zhì)的熱力學(xué)狀態(tài)和基本狀態(tài)參數(shù)

熱力學(xué)狀態(tài)

—把工質(zhì)在熱力變化過程中的某一瞬間所呈現(xiàn)的宏觀物理狀況稱為工質(zhì)的熱力學(xué)狀態(tài)，簡稱狀態(tài)

狀態(tài)參數(shù)

—描述物系所處狀態(tài)的宏觀物理量

熱力學(xué)狀態(tài)和狀態(tài)參數(shù)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：全微分第17頁，共82頁，2023年，2月20日，星期一17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)12ab例：溫度變化山高度變化第18頁，共82頁，2023年，2月20日，星期一18狀態(tài)參數(shù)的微分特征設(shè)z=z(x,y)dz是全微分充要條件：可判斷是否是狀態(tài)參數(shù)第19頁，共82頁，2023年，2月20日，星期一19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)

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具有強度參數(shù)的性質(zhì)第20頁，共82頁，2023年，2月20日，星期一20溫度T的一般定義傳統(tǒng)：冷熱程度的度量。微觀：衡量分子平均動能的量度

T0.5mw2熱力學(xué)第零定律（thezerothlawofThermodynamics）如果兩個物體同時與第三個物體處于熱平衡，則它們彼此也處于熱平衡。－引出了溫度的概念

第21頁，共82頁，2023年，2月20日，星期一21溫度的熱力學(xué)定義

處于同一熱平衡狀態(tài)的各個熱力系，必定有某一宏觀特征彼此相同，用于描述此宏觀特征的物理量溫度。

溫度是確定一個系統(tǒng)是否與其它系統(tǒng)處于熱平衡的物理量。第22頁，共82頁，2023年，2月20日，星期一22經(jīng)驗溫標(biāo)物質(zhì)（水銀，鉑電阻）特性（體積膨脹，阻值）基準(zhǔn)點刻度ScaleReferencestate溫標(biāo)：溫度的數(shù)值表示法。第23頁，共82頁，2023年，2月20日，星期一23溫標(biāo)Temperaturescale熱力學(xué)溫標(biāo)（絕對溫標(biāo)）Kelvinscale

（Britisher,L.Kelvin,1824-1907）

攝氏溫標(biāo)Celsiusscale(Swedish,A.Celsius,1701-1744）

華氏溫標(biāo)Fahrenheitscale(German,G.Fahrenheit,1686-1736)朗肯溫標(biāo)Rankinescale(W.Rankine,1820-1872)第24頁，共82頁，2023年，2月20日，星期一24常用溫標(biāo)之間的關(guān)系絕對K攝氏℃

華氏F朗肯R100373.150.01273.160273.15-17.80-273.15212671.6737.8100032-459.670459.67491.67冰熔點水三相點鹽水熔點發(fā)燒水沸點559.67第25頁，共82頁，2023年，2月20日，星期一25溫標(biāo)的換算第26頁，共82頁，2023年，2月20日，星期一26TemperatureMeasurementDevices水銀溫度計thermometer，酒精溫度計，熱電偶Thermocouple熱電阻Resistancetemperaturedetector輻射溫度計Radiationthermometer鉑電阻溫度計Platinum激光全息干涉儀CARS（相干反斯托克斯喇曼光譜）法第27頁，共82頁，2023年，2月20日，星期一272.壓力（pressure）（1）壓力：單位面積上所受的垂直作用力，用p表示。（2）單位：大氣壓的倍數(shù)表示atm,at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pa常用單位Units：

1kPa=103Pa1bar=105Pa

1MPa=106Pa

1atm=760mmHg=1.013105

Pa

1mmHg=133.3Pa1at=1kgf/cm2=9.80665104

Pa第28頁，共82頁，2023年，2月20日，星期一28壓力p測量絕對壓力與環(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-tubemanometerBourdonTube第29頁，共82頁，2023年，2月20日，星期一29絕對壓力與相對壓力示意圖當(dāng)

p>pb表壓力pe當(dāng)

p<pb真空度pvpbpeppvprelativepressureabsolutepressureGagepressureVacuumpressure第30頁，共82頁，2023年，2月20日，星期一30環(huán)境壓力與大氣壓力注意環(huán)境壓力一般為大氣壓，但也不一定。見習(xí)題1-9。環(huán)境壓力指壓力表所處環(huán)境hbarometer第31頁，共82頁，2023年，2月20日，星期一31大氣壓力Atmosphericpressure大氣壓隨時間、地點變化物理大氣壓1atm=760mmHg當(dāng)h變化不大，ρ常數(shù)1mmHg=ρgh=133.322Pa當(dāng)h變化大，ρρ(h)第32頁，共82頁，2023年，2月20日，星期一32高精度測量：活塞壓力計

pistonmanometer工業(yè)或一般科研測量：壓力傳感器PressuretransducersPiezoelectriceffect第33頁，共82頁，2023年，2月20日，星期一33比體積和密度比體積(specificvolume)單位質(zhì)量工質(zhì)的體積密度(density)單位體積工質(zhì)的質(zhì)量兩者關(guān)系:第34頁，共82頁，2023年，2月20日，星期一34第一章基本概念1-1熱能和機械能相互轉(zhuǎn)換的過程1-2熱力系統(tǒng)1-3工質(zhì)的熱力學(xué)狀態(tài)及其基本狀態(tài)參數(shù)1-4平衡狀態(tài)、狀態(tài)方程式、坐標(biāo)圖1-5工質(zhì)的狀態(tài)變化過程1-6過程功和熱量1-7熱力循環(huán)第35頁，共82頁，2023年，2月20日，星期一35

1-4平衡狀態(tài)（equilibriumstate）平衡狀態(tài)：

一個熱力系統(tǒng)，如果在不受外界影響的條件下，系統(tǒng)的狀態(tài)能夠始終保持不變，則系統(tǒng)的這種狀態(tài)為平衡狀態(tài)。Asysteminequilibriumexperiencesnochangeswhenitisisolatedfromitsurroundings.第36頁，共82頁，2023年，2月20日，星期一36（2）力平衡：組成熱力系統(tǒng)的各部分之間沒有相對位移，是否存在壓力差是判斷系統(tǒng)處于力平衡的條件。（3）化學(xué)平衡：化學(xué)反應(yīng)宏觀上停止，反應(yīng)物和生成物的化學(xué)位相等是實現(xiàn)化學(xué)平衡的充要條件。（1）熱平衡：組成熱力系統(tǒng)的各部分之間沒有熱量傳遞，是否存在溫度差是判斷系統(tǒng)處于熱平衡的條件。

系統(tǒng)達(dá)到平衡狀態(tài)的充要條件（4）相平衡：系統(tǒng)內(nèi)化學(xué)勢處處相等(組元的偏化學(xué)勢在各相相等)第37頁，共82頁，2023年，2月20日，星期一37不平衡狀態(tài)的系統(tǒng)，在沒有外界條件的影響下，總會自發(fā)地趨于平衡狀態(tài)。只有在系統(tǒng)內(nèi)部和系統(tǒng)與外界之間一切不平衡的勢差都消失時，系統(tǒng)的一切宏觀變化才可停止，熱力系統(tǒng)所處的狀態(tài)為平衡狀態(tài)。

注意：第38頁，共82頁，2023年，2月20日，星期一38平衡Equilibrium與穩(wěn)定Steady穩(wěn)定：參數(shù)不隨時間變化穩(wěn)定但存在不平衡勢差去掉外界影響，則狀態(tài)變化穩(wěn)定不一定平衡，但平衡一定穩(wěn)定第39頁，共82頁，2023年，2月20日，星期一39平衡Equilibrium與均勻Even平衡：時間上均勻：空間上平衡不一定均勻，單相平衡態(tài)則一定是均勻的第40頁，共82頁，2023年，2月20日，星期一40狀態(tài)公理n—系統(tǒng)獨立的狀態(tài)參數(shù)數(shù)；f—系統(tǒng)與外界交換功形式數(shù)。簡單可壓縮系與外界僅有容積變化功一種形式。例：p=f(v,T)，v=f(p,T)，T=f(v,p)狀態(tài)方程式表示狀態(tài)參數(shù)之間關(guān)系的方程式。F(p,v,T)=0第41頁，共82頁，2023年，2月20日，星期一41狀態(tài)參數(shù)坐標(biāo)圖

一簡單可壓縮系只有兩個獨立參數(shù)，所以可用平面坐標(biāo)上一點確定其狀態(tài)，反之任一狀態(tài)可在平面坐標(biāo)上找到對應(yīng)點，如：pv1p1v1Ts2T2s2pT3p3T3OOO第42頁，共82頁，2023年，2月20日，星期一42坐標(biāo)圖簡單可壓縮系統(tǒng)N=2，平面坐標(biāo)圖pv1）系統(tǒng)任何平衡態(tài)可表示在坐標(biāo)圖上說明：2）過程線中任意一點為平衡態(tài)3）不平衡態(tài)無法在圖上用實線表示21第43頁，共82頁，2023年，2月20日，星期一43第一章基本概念1-1熱能和機械能相互轉(zhuǎn)換的過程1-2熱力系統(tǒng)1-3工質(zhì)的熱力學(xué)狀態(tài)及其基本狀態(tài)參數(shù)1-4平衡狀態(tài)、狀態(tài)方程式、坐標(biāo)圖1-5工質(zhì)的狀態(tài)變化過程1-6過程功和熱量1-7熱力循環(huán)第44頁，共82頁，2023年，2月20日，星期一44工質(zhì)的狀態(tài)變化過程平衡狀態(tài)狀態(tài)不變化能量不能轉(zhuǎn)換非平衡狀態(tài)無法簡單描述熱力學(xué)引入準(zhǔn)靜態(tài)（準(zhǔn)平衡）過程第45頁，共82頁，2023年，2月20日，星期一45準(zhǔn)靜態(tài)過程熱力過程（thermodynamicprocess）系統(tǒng)由一個狀態(tài)到達(dá)另一個狀態(tài)的變化過程

平衡狀態(tài)平衡狀態(tài)變化過程對實際過程簡化的思想第46頁，共82頁，2023年，2月20日，星期一46準(zhǔn)平衡過程

（quasistaticprocess）準(zhǔn)平衡過程（準(zhǔn)靜態(tài)過程）：假設(shè)過程中系統(tǒng)所經(jīng)歷的每一個狀態(tài)都無限接近于

平衡狀態(tài)的過程。第47頁，共82頁，2023年，2月20日，星期一47一般過程1、若p1

=p0+重物為平衡狀態(tài)1pp03、當(dāng)p2

=p0達(dá)到新的平衡狀態(tài)2pv12..2、突然去掉重物則p1>p0活塞上行中間狀態(tài)：不平衡狀態(tài)中間過程：不平衡過程第48頁，共82頁，2023年，2月20日，星期一48準(zhǔn)靜態(tài)過程p1

=p0+重物p，Tp0假如重物有無限多層每次只去掉無限薄一層pv12...系統(tǒng)隨時接近于平衡態(tài)第49頁，共82頁，2023年，2月20日，星期一49實現(xiàn)條件：推動過程進(jìn)行的勢差（溫差，壓差）無限小，保證系統(tǒng)在任意時刻皆無限接近于平衡狀態(tài)。特點：是實際過程進(jìn)行的無限緩慢的極限情況，是熱力學(xué)意義上的緩慢。好處：（1）可用確切的狀態(tài)參數(shù)描述過程；（2）可在參數(shù)坐標(biāo)圖上用一條連續(xù)曲線表示過程馳豫時間（relaxationtime）當(dāng)工質(zhì)在平衡被破壞后，自動恢復(fù)到平衡所需時間。第50頁，共82頁，2023年，2月20日，星期一50準(zhǔn)靜態(tài)過程的工程條件破壞平衡所需時間（外部作用時間）恢復(fù)平衡所需時間（馳豫時間）>>有足夠時間恢復(fù)新平衡準(zhǔn)靜態(tài)過程第51頁，共82頁，2023年，2月20日，星期一51準(zhǔn)靜態(tài)過程的工程應(yīng)用例：活塞式內(nèi)燃機2000轉(zhuǎn)/分曲柄2沖程/轉(zhuǎn)，0.15米/沖程活塞運動速度=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。“突然”“緩慢”第52頁，共82頁，2023年，2月20日，星期一52可逆過程（reversibleprocess）可逆過程：系統(tǒng)經(jīng)歷某一過程后，如果能使系統(tǒng)與外界同時恢復(fù)到初始狀態(tài)，而不留下任何痕跡，則此過程為可逆過程。實現(xiàn)條件：是無耗散的準(zhǔn)靜態(tài)過程。

pApextAF

21F=0耗散效應(yīng)：通過摩擦，粘性擾動，溫差傳熱等消耗功或潛在作功能力的損失．第53頁，共82頁，2023年，2月20日，星期一53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。準(zhǔn)靜態(tài)：只著眼于工質(zhì)內(nèi)部的平衡，有無外部的機械摩擦（耗散）對工質(zhì)內(nèi)部的平衡并無影響可逆過程：

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)與外界作用可以無條件地逆復(fù)，過程進(jìn)行時不存在任何能量的耗散。第54頁，共82頁，2023年，2月20日，星期一54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)原來狀態(tài)的過程；一個可逆過程必須同時也是一個準(zhǔn)平衡過程，但準(zhǔn)平衡過程不一定是可逆的。實際過程都是不可逆過程。思考題第55頁，共82頁，2023年，2月20日，星期一55常見的不可逆過程不等溫傳熱T1T2T1>T2Q節(jié)流過程(閥門）p1p2p1>p2第56頁，共82頁，2023年，2月20日，星期一56常見的不可逆過程混合過程?????????????????★★★★★★★★★★★★★★自由膨脹真空????????????第57頁，共82頁，2023年，2月20日，星期一57引入可逆過程的意義

準(zhǔn)靜態(tài)過程是實際過程的理想化過程，但并非最優(yōu)過程，可逆過程是最優(yōu)過程。

可逆過程的功與熱完全可用系統(tǒng)內(nèi)工質(zhì)的狀態(tài)參數(shù)表達(dá)，可不考慮系統(tǒng)與外界的復(fù)雜關(guān)系，易分析。

實際過程不是可逆過程，但為了研究方便，先按理想情況（可逆過程）處理，用系統(tǒng)參數(shù)加以分析，然后考慮不可逆因素加以修正。第58頁，共82頁，2023年，2月20日，星期一58第一章基本概念1-1熱能和機械能相互轉(zhuǎn)換的過程1-2熱力系統(tǒng)1-3工質(zhì)的熱力學(xué)狀態(tài)及其基本狀態(tài)參數(shù)1-4平衡狀態(tài)、狀態(tài)方程式、坐標(biāo)圖1-5工質(zhì)的狀態(tài)變化過程1-6過程功和熱量1-7熱力循環(huán)第59頁，共82頁，2023年，2月20日，星期一59過程功和過程熱量功（work）（1）力學(xué)中功的定義：力和沿力的方向位移的乘積。（2）熱力學(xué)中功的定義：在熱力過程中，功是熱力系統(tǒng)通過邊界而傳遞的能量，且其全部效果可表現(xiàn)為舉起重物。

1.功的定義第60頁，共82頁，2023年，2月20日，星期一60膨脹功：工質(zhì)在體積膨脹時所作的功；壓縮功：工質(zhì)受壓縮時外界對工質(zhì)所作的功。對準(zhǔn)平衡過程：系統(tǒng)在整個過程中作功比膨脹功：單位質(zhì)量工質(zhì)所作的膨脹功。（3）體積變化功通過工質(zhì)體積的變化而與外界交換的功量

pA

dx第61頁，共82頁，2023年，2月20日，星期一615.示功圖：對一個可逆過程，體積變化功可在p-v圖上用、過程線下面的面積表示

pA

21說明

規(guī)定：系統(tǒng)對外作功，取正，dv>0,w>0；外界對系統(tǒng)作功，取負(fù)，

dv<0,w<0功是過程量：與初、終態(tài)有關(guān)，與過程有關(guān)。pv12dv示功圖０p第62頁，共82頁，2023年，2月20日，星期一62有用功概念其中:W—膨脹功

Wl—摩擦耗功；

Wp＿排斥大氣功。pbf第63頁，共82頁，2023年，2月20日，星期一63例題：某種氣體工質(zhì)從狀態(tài)1（p1,V1）可逆地膨脹到狀態(tài)2。膨脹過程中：（1）工質(zhì)的壓力服從p=a-bV，其中a，b為常數(shù)；（2）工質(zhì)的pV保持恒定為p1V1。試分別求兩過程中氣體的膨脹功。解：過程為可逆過程：

第64頁，共82頁，2023年，2月20日，星期一64例題：利用體積為2m3的儲氣罐中的壓縮空氣給氣球充氣，開始時氣球內(nèi)完全沒有氣體，呈扁平狀，可忽略其內(nèi)部容積。設(shè)氣球彈力可忽略不計，充氣過程中氣體溫度維持不變，大氣壓力為0.9×105Pa。為使氣球充到2m3，問氣罐內(nèi)氣體最低初壓力及氣體所作的功是多少？已知空氣滿足狀態(tài)方程式pV=mRgT。第65頁，共82頁，2023年，2月20日，星期一65解：因忽略氣球彈力，充氣后氣球內(nèi)壓力與大氣壓力相同，為0.9×105Pa，而充氣結(jié)束時儲氣罐內(nèi)壓力也應(yīng)恰好降到0.9×105Pa。又依題意，留在罐內(nèi)與充入球內(nèi)的氣體溫度相同，由于壓力相同，溫度相同，故這兩部分氣體的狀態(tài)相同。若取全部氣體為熱力系，則氣體的最小初壓應(yīng)滿足

第66頁，共82頁，2023年，2月20日，星期一66考察該過程，儲氣罐的體積不變，充氣時氣球中氣體壓力等于大氣壓力，氣體膨脹排斥了大氣，所以氣球?qū)Υ髿庾鞴Ψ治觯罕绢}中，儲氣罐內(nèi)氣體向氣球充氣的過程是不可逆的，因此不能用計算過程功。但是，在一些場合下如果界面上反力為恒值，則可用外部參數(shù)計算過程體積變化功。第67頁，共82頁，2023年，2月20日，星期一67熱量（heat）1.熱量：系統(tǒng)與外界之間僅僅由于溫度不同而交換的能量。用Q，q表示，單位J,kJ,J/kg,kJ/kg2.可逆過程中系統(tǒng)與外界交換的熱量：第68頁，共82頁，2023年，2月20日，星期一68

3.示熱圖：可逆過程中，熱量在T-s圖上用過程線下面的面積表示說明規(guī)定：系統(tǒng)吸熱：熱量為正，q>0系統(tǒng)放熱：熱量為負(fù)，q<0系統(tǒng)絕熱：q=0可逆絕熱：ds=0

熱量是過程量：與初終狀態(tài)，過程有關(guān)Ts12ds示熱圖０T第69頁，共82頁，2023年，2月20日，星期一69功和熱量的關(guān)系共同點（1）都是能量傳遞的度量，都是過程量；（2）只有在傳遞過程中才有功，熱量。（1）功是有規(guī)則的宏觀運動能量的傳遞，在作功過程中往往伴隨著能量形態(tài)的轉(zhuǎn)變；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)能量形態(tài)的變化；區(qū)別（2）功轉(zhuǎn)變成熱量是無條件的；而熱轉(zhuǎn)變成功是有條件的。第70頁，共82頁，2023年，2月20日，星期一70第一章基本概念1-1熱能和機械能相互轉(zhuǎn)換的過程1-2熱力系統(tǒng)1-3工質(zhì)的熱力學(xué)狀態(tài)及其基本狀態(tài)參數(shù)1-4平衡狀態(tài)、狀態(tài)方程式、坐標(biāo)圖1-5工質(zhì)的狀態(tài)變化過程1-6過程功和熱量1-7熱力循環(huán)第71頁，共82頁，2023年，2月20日，星期一711-7熱力循環(huán)正向循環(huán)和逆向循環(huán)1.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)。（2）p-v圖，T-s圖表示p-v圖順時針方向進(jìn)行：1-a-2為膨脹過程2-b-1為壓縮過程p210vab34wnet第72頁，共82頁，2023年，2月20日，星期一72T-s圖順時針方向進(jìn)行：1-a-2為工質(zhì)吸熱過程2-b-1為工質(zhì)放熱過程21ab4q1-q2=wnetT0s3

循環(huán)

p210vab34wnet第73頁，共82頁，2023年，2月20日，星期一73循環(huán)中被加入熱量有效利用程度，評價正向循環(huán)的經(jīng)濟性。（3）熱效率ηtt<1。t愈大，即吸收同樣的熱量時對外所作的凈功愈多。適用：各類正向循環(huán)（可逆循環(huán)和不可逆循環(huán)）第