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工程熱力學(xué)第講修正第一頁(yè),共四十一頁(yè),編輯于2023年,星期六一般過(guò)程p1
=p0+重物p,Tp0T1
=T0突然去掉重物最終p2
=p0T2
=T0pv12..第二頁(yè),共四十一頁(yè),編輯于2023年,星期六準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程p1
=p0+重物p,Tp0T1
=T0假如重物有無(wú)限多層每次只去掉無(wú)限薄一層pv12...系統(tǒng)隨時(shí)接近于平衡態(tài)第三頁(yè),共四十一頁(yè),編輯于2023年,星期六準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)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(wèn):理論上準(zhǔn)靜態(tài)應(yīng)無(wú)限緩慢,工程上怎樣處理?第四頁(yè),共四十一頁(yè),編輯于2023年,星期六準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)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(guò)程第五頁(yè),共四十一頁(yè),編輯于2023年,星期六準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)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(guò)程都可認(rèn)為是準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程具體工程問(wèn)題具體分析。第六頁(yè),共四十一頁(yè),編輯于2023年,星期六實(shí)施準(zhǔn)平衡過(guò)程的條件推動(dòng)過(guò)程進(jìn)行的不平衡勢(shì)為無(wú)限小.(力,熱)第七頁(yè),共四十一頁(yè),編輯于2023年,星期六4熱力過(guò)程及熱力循環(huán)熱力循環(huán)封閉的熱力過(guò)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))第八頁(yè),共四十一頁(yè),編輯于2023年,星期六高溫?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)第九頁(yè),共四十一頁(yè),編輯于2023年,星期六例題氧氣瓶的體積V=0.02m3,瓶中氧氣的絕對(duì)壓力為P=15MPa,溫度為30℃.問(wèn)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(wèn)瓶中氧氣的壓力是多少?第十頁(yè),共四十一頁(yè),編輯于2023年,星期六作業(yè)1-51-61-14做在作業(yè)本上,下周一交第十一頁(yè),共四十一頁(yè),編輯于2023年,星期六§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(guò)一系列變化回到初態(tài),這一系列變化過(guò)程稱為熱力循環(huán)。不可逆循環(huán)分類:可逆過(guò)程不可逆循環(huán)可逆循環(huán)第十二頁(yè),共四十一頁(yè),編輯于2023年,星期六正循環(huán)pVTS凈效應(yīng):對(duì)外作功凈效應(yīng):吸熱正循環(huán):順時(shí)針?lè)较?112第十三頁(yè),共四十一頁(yè),編輯于2023年,星期六逆循環(huán)pVTS凈效應(yīng):對(duì)內(nèi)作功凈效應(yīng):放熱逆循環(huán):逆時(shí)針?lè)较?112第十四頁(yè),共四十一頁(yè),編輯于2023年,星期六正向熱力循環(huán)的評(píng)價(jià)指標(biāo)正循環(huán):凈效應(yīng)(對(duì)外作功,吸熱)WT1Q1Q2T2動(dòng)力循環(huán):熱效率第十五頁(yè),共四十一頁(yè),編輯于2023年,星期六逆向熱力循環(huán)的評(píng)價(jià)指標(biāo)逆循環(huán):凈效應(yīng)(對(duì)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)第十六頁(yè),共四十一頁(yè),編輯于2023年,星期六
第二章
熱力學(xué)第一定律第十七頁(yè),共四十一頁(yè),編輯于2023年,星期六閉口系循環(huán)的熱一律表達(dá)式
開(kāi)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)第十八頁(yè),共四十一頁(yè),編輯于2023年,星期六§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(guò)程中的應(yīng)用第十九頁(yè),共四十一頁(yè),編輯于2023年,星期六表述:1在任何發(fā)生能量傳遞和轉(zhuǎn)換的熱力過(guò)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二十頁(yè),共四十一頁(yè),編輯于2023年,星期六2-2功熱力與外界傳遞能量的方式:做功,傳熱第二十一頁(yè),共四十一頁(yè),編輯于2023年,星期六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(duì)外界作功負(fù):外界對(duì)系統(tǒng)作功比功w,總功W第二十二頁(yè),共四十一頁(yè),編輯于2023年,星期六準(zhǔn)平衡過(guò)程中的膨脹功示功圖:第二十三頁(yè),共四十一頁(yè),編輯于2023年,星期六2-3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
第二十四頁(yè),共四十一頁(yè),編輯于2023年,星期六2-4循環(huán)過(guò)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)第二十五頁(yè),共四十一頁(yè),編輯于2023年,星期六焦耳實(shí)驗(yàn)水溫升高可測(cè)得熱量,重物下降可測(cè)得功熱功當(dāng)量1cal=4.1868kJ工質(zhì)經(jīng)歷循環(huán):第二十六頁(yè),共四十一頁(yè),編輯于2023年,星期六閉口系循環(huán)的熱一律表達(dá)式要想得到功,必須化費(fèi)熱能或其它能量第二十七頁(yè),共四十一頁(yè),編輯于2023年,星期六§2-5熱一律的推論熱力學(xué)能
(內(nèi)能)第二十八頁(yè),共四十一頁(yè),編輯于2023年,星期六熱力學(xué)能的導(dǎo)出對(duì)于循環(huán)1a2c1對(duì)于循環(huán)1b2c1狀態(tài)參數(shù)pV12abc第二十九頁(yè),共四十一頁(yè),編輯于2023年,星期六以一定的方式儲(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)的能量第三十頁(yè),共四十一頁(yè),編輯于2023年,星期六熱力學(xué)能U的物理意義dU=
Q
-
W
WQ
dU
代表某微元過(guò)程中系統(tǒng)通過(guò)邊界交換的微熱量與微功量?jī)烧咧钪?,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)第三十一頁(yè),共四十一頁(yè),編輯于2023年,星期六熱力學(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(shuō)明:第三十二頁(yè),共四十一頁(yè),編輯于2023年,星期六系統(tǒng)總能外部?jī)?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第三十三頁(yè),共四十一頁(yè),編輯于2023年,星期六熱力學(xué)能的導(dǎo)出閉口系循環(huán)δQ=δW第三十四頁(yè),共四十一頁(yè),編輯于2023年,星期六熱力學(xué)能的導(dǎo)出對(duì)于循環(huán)1a2c1對(duì)于循環(huán)1b2c1狀態(tài)參數(shù)pV12abc第三十五頁(yè),共四十一頁(yè),編輯于2023年,星期六熱力學(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第三十六頁(yè),共四十一頁(yè),編輯于2023年,星期六熱力學(xué)能U的物理意義dU=
Q
-
W
WQ
dU
代表某微元過(guò)程中系統(tǒng)通過(guò)邊界交換的微熱量與微功量?jī)烧咧钪?,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)第三十七頁(yè),共四十一頁(yè),編輯于2023年,星期六u
=
f(p,v)u
=
f(T,v)u
=
f(p,T)∮du=0第三十八頁(yè),共四十一頁(yè),編輯于2023年,星期六熱一律的文字表達(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(kāi)系統(tǒng)的能量
=系統(tǒng)內(nèi)部?jī)?chǔ)存能量的變化第三十九頁(yè),共四十一頁(yè),編輯于2023年,星期六§2-3能量的傳遞和
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