工程熱力學(xué)概念公式

第一部分（第一章~第五章）一、概念（一）基本概念、基本術(shù)語1、 工程熱力學(xué)：工程熱力學(xué)是從工程的觀點(diǎn)出發(fā)，研究物質(zhì)的熱力性質(zhì)、能量轉(zhuǎn)換以及熱能的直接利用等問題。2、 熱力系統(tǒng)：通常根據(jù)所研究問題的需要，人為地劃定一個(gè)或多個(gè)任意幾何面所圍成的空間作為熱力學(xué)研究對(duì)象。這種空間內(nèi)的物質(zhì)的總和稱為熱力系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱系統(tǒng)。3、 閉口系統(tǒng)：沒有物質(zhì)穿過邊界的系統(tǒng)稱為閉口系統(tǒng)。系統(tǒng)內(nèi)包含的物質(zhì)質(zhì)量為一不變的常量，所以有時(shí)又稱為控制質(zhì)量系統(tǒng)。4、 開口系統(tǒng)：有物質(zhì)流穿過邊界的系統(tǒng)稱為開口系統(tǒng)。開口系統(tǒng)總是一種相對(duì)固定的空間故又稱開口系統(tǒng)為控制體積系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱控制體.5、 絕熱系統(tǒng)：系統(tǒng)與外界之間沒有熱量傳遞的系統(tǒng)，稱為絕熱系統(tǒng)。6、 孤立系統(tǒng)：系統(tǒng)與外界之間不發(fā)生任何能量傳遞和物質(zhì)交換的系統(tǒng)，稱為孤立系統(tǒng)。7、 熱力狀態(tài):我們把系統(tǒng)中某瞬間表現(xiàn)的工質(zhì)熱力性質(zhì)的總狀況，稱為工質(zhì)的熱力狀態(tài)，簡(jiǎn)稱為狀態(tài)。8、 狀態(tài)參數(shù)：我們把描述工質(zhì)狀態(tài)特性的各種物理量稱為工質(zhì)的狀態(tài)參數(shù)。9、 強(qiáng)度性狀態(tài)參數(shù)：在給定的狀態(tài)下，凡系統(tǒng)中單元體的參數(shù)值與整個(gè)系統(tǒng)的參數(shù)值相同，與質(zhì)量多少無關(guān),沒有可加性的狀態(tài)參數(shù)稱為強(qiáng)度性參數(shù).10、 廣延性狀態(tài)參數(shù)：在給定的狀態(tài)下，凡與系統(tǒng)內(nèi)所含物質(zhì)的數(shù)量有關(guān)的狀態(tài)參數(shù)稱為廣延性參數(shù).11、 平衡狀態(tài)：在不受外界影響（重力場(chǎng)除外的條件下，如果系統(tǒng)的狀態(tài)參數(shù)不隨時(shí)間變化,則該系統(tǒng)所處的狀態(tài)稱為平衡狀態(tài)。12、 熱力過程:把工質(zhì)從某一狀態(tài)過渡到另一狀態(tài)所經(jīng)歷的全部狀態(tài)變化稱為熱力過程13、 準(zhǔn)靜態(tài)過程：理論研究可以設(shè)想一種過程，這種過程進(jìn)行得非常緩慢，使過程中系統(tǒng)內(nèi)部被破壞了的平衡有足夠的時(shí)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)都非常接近平衡狀態(tài)，于是整個(gè)過程就可看作是由一系列非常接近平衡態(tài)的狀態(tài)所組成，并稱之為準(zhǔn)靜態(tài)過程。14、 可逆過程：當(dāng)系統(tǒng)進(jìn)行正、反兩個(gè)過程后，系統(tǒng)與外界均能完全回復(fù)到初始狀態(tài),而不留下任何痕跡，這樣的過程稱為可逆過程.15、 熱力循環(huán)：把工質(zhì)從某一初態(tài)開始，經(jīng)歷一系列狀態(tài)變化，最后又回復(fù)到初始狀態(tài)的全部過程稱為熱力循環(huán)，簡(jiǎn)稱循環(huán)。16、 循環(huán)熱效率：正循環(huán)中熱轉(zhuǎn)換功的經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)用循環(huán)熱效率表示,循環(huán)熱效率等于循環(huán)中轉(zhuǎn)換為功的熱量除以工質(zhì)從熱源吸收的總熱量。17、 卡諾循環(huán):由兩個(gè)可逆定溫過程與兩個(gè)可逆絕熱過程組成的，我們稱之為卡諾循環(huán)。

18、 卡諾定理：卡諾定理可表達(dá)為：①所有工作于同溫?zé)嵩磁c同溫冷源之間的一切熱機(jī)，以可逆熱機(jī)的熱效率為最高.②在同溫?zé)嵩磁c同溫冷源之間的一切可逆熱機(jī)，其熱效率均相等.19、 孤立系統(tǒng)熵增原理:孤立系統(tǒng)的熵只能增大（不可逆過程）或不變（可逆過程），決不可能減小，此為孤立系統(tǒng)熵增原理，簡(jiǎn)稱熵增原理。（二）與工質(zhì)性質(zhì)有關(guān)的概念1、2、溫度1、2、壓力:流體單位面積上所受作用力的法向分量稱為壓力（又稱壓強(qiáng)）。3、3、比容：?jiǎn)挝毁|(zhì)量工質(zhì)所占有的容積稱為工質(zhì)的比容。4、5、64、5、6、7、彈性的、不占有體積的質(zhì)點(diǎn)，分子相互之間沒有作用力（引力和斥力）.比熱：?jiǎn)挝晃锪康奈矬w，溫度升高或降低1K所吸收或放出的熱量，稱為該物體的比熱，即C=箜。dT定容比熱：在定容情況下，單位物量的氣體，溫度變化1K所吸收或放出的熱量，稱為該氣體的定容比熱，即c=-dT。定壓比熱：氣體加熱在壓力不變的情況下進(jìn)行，加入的熱量部分用于增加氣體的內(nèi)能，5q使其溫度升高，部分用于推動(dòng)活塞升高而對(duì)外作膨脹功。即：cp=苛。理想氣體:理想氣體是一種經(jīng)過科學(xué)抽象的假想氣體模型，它被假設(shè)為：氣體分子是一些（三）與能量有關(guān)的概念1、 功：在熱力學(xué)里，我們這樣來定義功:“功是物系間相互作用而傳遞的能量。當(dāng)系統(tǒng)完成功時(shí)，其對(duì)外界的作用可用在外界舉起重物的單一效果來代替。”2、 膨脹功：由于系統(tǒng)容積發(fā)生變化增大或縮?。┒ㄟ^界面向外界傳遞的機(jī)械功稱為膨脹功,也稱容積功.3、 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。4、 流動(dòng)功：開口系統(tǒng)因工質(zhì)流動(dòng)而傳遞的功.5、 技術(shù)功：技術(shù)上可資利用的功，它是穩(wěn)定流動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)能、位能的增量與軸功三項(xiàng)之和6、 熱量:熱量學(xué)的熱量定義是，在溫差作用下系統(tǒng)與外界傳遞的能量稱為熱量。7、 系統(tǒng)儲(chǔ)存能：系統(tǒng)儲(chǔ)存的能量稱為儲(chǔ)存能，它有內(nèi)部?jī)?chǔ)存能和外部?jī)?chǔ)存能之分8、 內(nèi)部?jī)?chǔ)存能:儲(chǔ)存于系統(tǒng)內(nèi)部的能量,它與系統(tǒng)內(nèi)工質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)及微觀運(yùn)動(dòng)形式有關(guān)，稱為內(nèi)能（或內(nèi)儲(chǔ)存能）。9、 外部?jī)?chǔ)存能：與系統(tǒng)整體運(yùn)動(dòng)以及外界重力場(chǎng)有關(guān)的能量稱為外儲(chǔ)存能。10、焓：焓的定義式為龍=u+pv。對(duì)于流動(dòng)工質(zhì)，焓具有能量意義，它表示流動(dòng)工質(zhì)向流動(dòng)前方傳遞的總能量（共四項(xiàng)）中取決于熱力狀態(tài)的那部分能量。對(duì)于不流動(dòng)工質(zhì)，因pv不是流動(dòng)功，焓只是一個(gè)復(fù)合狀態(tài)參數(shù)，沒有明確的物理意義.

11、熵：熵是一種廣延性的狀態(tài)參數(shù)。熵的定義式S=-Tre，即熵的變化等于可逆過程中系統(tǒng)與外界交換的熱量與熱力學(xué)溫度的比值。1-5章公式（一）基本定律、基本方程1、理想氣體狀態(tài)方程①pv=RT （1kg物量表示的狀態(tài)方程式）②PV=mRT （mkg物量表示的狀態(tài)方程式）③pV^=RT （1kmol物量表示的狀態(tài)方程式）④pV=nRT（nkmol物量表示的狀態(tài)方程式）2、熱力學(xué)第一定律（1）閉口系統(tǒng)能量方程①q=Aw+w （任何工質(zhì)，任何過程）②5q=du+饑 （任何工質(zhì)，任何過程）④q=Au+ipdv1（可逆過程）③8q=du④q=Au+ipdv1（可逆過程）（2）開口系統(tǒng)能量方程（1Ih（1Ih1+礦1L…,一c2+gz^J8m-8W+dE1 netcv（3）開口系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)穩(wěn)流能量方程（任何工質(zhì)，任何過程）①q=Ah+w （任何工質(zhì)，任何過程）②8q=dh+8w（任何工質(zhì)，任何過程）t t③8q=dh-vdp （可逆過程） ④q=Ah-fvdp （可逆過程）13、熱力學(xué)第二定律①也平V0 （循環(huán)過程）②AS>f8Q （閉口系統(tǒng)）③AS=Sf+S^ （閉口系統(tǒng)）④AS.so>0 （孤立系統(tǒng)或閉口絕熱系統(tǒng)）（二）基本公式1、 溫度t=T-273.152、 循環(huán)效率

q1理想氣體q1:匕熱②c'=qq1理想氣體q1:匕熱②c'=q11③cw0_McMq1一q2Mc22.4=cp0①c_5q~~dT④cp-c=R⑤kc— pc'pMc pMcv⑥c=vR⑦cp_kRcvc'vk—1k—1（梅耶公式）3、⑧③82②e=紜=-!=—0=①門=k=q^u=1-、qq

=—1-= 1——wq-qMc=技⑨i+2Mc=——Rp2 04、系統(tǒng)總儲(chǔ)存能1e=u+e+e=u+^c2+gz5、理想氣體內(nèi)能變化①du=cdT （理想氣體，任何過程）②Au=jcdT1（理想氣體①du=cdT （理想氣體，任何過程）②Au=jcdT1（理想氣體任何過程）6、理想氣體焓變計(jì)算①dh=cdT（理想氣體，任何過程）②Ah=jcp1dT（同）7、理想氣體熵變計(jì)算 ①As=cIn二+Rln%11②As=cIn二-RlnpT1 p1lnp8。膨脹功①5w=pdvp1（僅適用于可逆9、 流動(dòng)功①W9、 流動(dòng)功①Wf=pv10、 技術(shù)功①w=』Ac2+gAz+wt2（任何工質(zhì)，任何過程）=pv-pv （移動(dòng)1kg工質(zhì)進(jìn)、出控制體凈流動(dòng)功）22 11（任何工質(zhì)，任何過程）②5w=2dc2+gdz+5w,③5w=—vdp

t（可逆過程）（可逆過程）11③5w=—vdp

t（可逆過程）（可逆過程）11、熱量①5q=Tds②q=jTds112、多變指數(shù)n=m（p2/p1）13、多變ln（vjv2）比熱cnn-k cn—1v14、活塞式壓氣機(jī)余隙百分比xlOO%15、多級(jí)壓氣機(jī)每級(jí)升壓比16、E2,c17、18、P=P1卡諾循環(huán)熱效率①nt,cq=—1-=W0IT

=1—TTiq

14、活塞式壓氣機(jī)余隙百分比xlOO%15、多級(jí)壓氣機(jī)每級(jí)升壓比16、E2,c17、18、P=P1卡諾循環(huán)熱效率①nt,cq=—1-=W0IT

=1—TTiq

—i——q—q12作功能力損失①L=TS一og=TAS0iso嫡方程@AS=S+Ss'Wfg（閉口系統(tǒng)）（穩(wěn)態(tài)穩(wěn)流的開口系統(tǒng)）（三）導(dǎo)出公式1、多變過程的過程方程式P'Vn=Const2、多變過程初、終狀態(tài)參數(shù)間的關(guān)系n ?。╬Vn=定值）②H—1（Tvn-l=定值）3、膨脹功77.-1〃T=定值）w=12pdvi1z、= （華一〃u）n-1ii22=——R（T-T）

n-1i2=-^—RT n〃—1i{pJ4、技術(shù)功w=n-w熱量TOC\o"1-5"\h\z, 、R, 、 , 、K—1/ 、q=c(T—T)+——(T—T)=c(T—T)———c(T—T)nv2 1n—1 1 2v2 1n—1v2 1n—k= c(T—T)=c(T—T)n—1v2 1n2 1第二部分水蒸氣一、概念1、 汽化：物質(zhì)由液相轉(zhuǎn)變?yōu)闅庀嗟倪^程，稱為汽化。氣化有蒸發(fā)和沸騰兩種形式。蒸發(fā)是指液體表面的汽化過程，通常在任何溫度下都可以發(fā)生,沸騰是指液體內(nèi)部的汽化過程，它只能在達(dá)到沸點(diǎn)溫度時(shí)才會(huì)發(fā)生。2、 凝結(jié)：物質(zhì)由氣相轉(zhuǎn)變?yōu)橐合嗟倪^程，稱為凝結(jié)。3、 水蒸氣的飽和狀態(tài)：液體汽化和氣體凝結(jié)的動(dòng)態(tài)平衡狀況稱為水蒸氣的飽和狀態(tài)4、 汽化潛熱：將1kg飽和液體轉(zhuǎn)變成同溫度的干飽和蒸汽所需要的熱量。5、 干度：?jiǎn)挝毁|(zhì)量濕蒸汽中所含干飽和蒸汽的質(zhì)量叫作濕飽和蒸汽的干度。6、 臨界點(diǎn)：當(dāng)溫度超過一定值［時(shí)，液相不可能存在，而只可能是氣相。］稱為臨界溫度,與臨界溫度相對(duì)應(yīng)的飽和壓力P稱為臨界壓力。所以，臨界溫度和壓力是液相與氣c相能夠共存時(shí)的最高值。當(dāng)壓力高于臨界壓力時(shí)，液-汽兩相的轉(zhuǎn)變不經(jīng)歷兩相平衡共存的飽和狀態(tài)，在定壓下液一汽兩個(gè)相區(qū)不存在明顯的、確定的界線。臨界參數(shù)是物質(zhì)的固有常數(shù)。 公式1.干度X=—m— 2、濕飽和蒸汽的參數(shù)值①y=xy"+(1—x)y'=y'+x(y"—y')m+m②x=y\ 3、汽化潛熱r=T(s”一5')=h''—h'y—y s一、概念 第三部分濕空氣1、 未飽和空氣：由干空氣與過熱水蒸氣(狀態(tài)點(diǎn)。)所組成的濕空氣稱為未飽和空氣。2、 飽和空氣：由干空氣與飽和水蒸氣組成的濕空氣稱為飽和空氣。3、 干球溫度：指用普通溫度計(jì)(又稱干球溫度計(jì))測(cè)得的溫度就是干球溫度。4、 露點(diǎn)溫度:露點(diǎn)溫度td是對(duì)應(yīng)于水蒸氣分壓力Pv下的飽和溫度，簡(jiǎn)稱露點(diǎn)。5、 絕熱飽和溫度：在絕熱的條件下對(duì)濕空氣加入水分并盡其蒸發(fā)而使?jié)窨諝膺_(dá)到飽和狀態(tài)時(shí)所對(duì)應(yīng)的溫度。6、 濕球溫度：指用濕紗布包裹的濕球溫度計(jì)測(cè)得的濕紗布中水的溫度。7、 絕對(duì)濕度：每立方米濕空氣中所含有的水蒸氣質(zhì)量，稱為濕空氣的絕對(duì)濕度。8、 相對(duì)濕度：濕空氣的絕對(duì)濕度Pv與同溫度下飽和空氣的飽和絕對(duì)濕度P?的比值，稱為相對(duì)濕度。9、 含濕量：在含有1kg干空氣的濕空氣中,所混有的水蒸氣質(zhì)量稱為濕空氣的含濕量(或稱比濕度）。10、 飽和度：濕空氣的含濕量d與同溫下飽和空氣的含濕量d，的比值稱為飽和度。11、 濕空氣的容積:濕空氣的容積是1以干空氣為基準(zhǔn)定義的，它表示在一定溫度T和總壓力p下,1以干空氣和0.001dkg水蒸氣所占有的容積，即1kg干空氣的濕空氣容積。12、 濕空氣的焓值：濕空氣的焓是以1kg干空氣為基準(zhǔn)來表示的，它是1kg干空氣的焓和0.001dkg水蒸氣的焓的總和。13、 熱濕比：為了說明過程中焓和含濕量的變化，可以用狀態(tài)變化前后的焓差和含濕量差的比值來描繪過程。它反映了過程的方向與特征。這個(gè)比值稱為熱濕比。其定義式是8==1000農(nóng)當(dāng)=1000*（kJ/kg）。熱濕比￡在h-d圖上反映了過程線的d-dAd傾斜度，因此，也稱角系數(shù)。二、公式1、濕空氣的總壓力p=p+p2、濕空氣的分子量及氣體常數(shù)M… …p=rM+rM=苫M+Bm=B一p——t-vMB a+pMBv3、絕對(duì)濕度①p:VmpVrT(kg/m3)②Psp= —RT(kg/m3)4、相對(duì)濕度平=匕=pp—vp5、含濕量（比濕度）ss(g/kg(a))d=(g/kg(a))B-p B-甲p6飽和度D=ddsB-p7濕空氣的容積—甲 sB-pV、v=