《哈工大工程熱力學(xué)》課件

《哈工大工程熱力學(xué)》ppt課件目錄contents工程熱力學(xué)概述熱力學(xué)基本概念熱力學(xué)第一定律熱力學(xué)第二定律氣體性質(zhì)與理想氣體定律熱力學(xué)基本定律的應(yīng)用熱力學(xué)發(fā)展前沿與展望01工程熱力學(xué)概述工程熱力學(xué)是一門(mén)研究熱能與其他形式能量之間轉(zhuǎn)換規(guī)律的學(xué)科。熱能與其他形式能量之間的轉(zhuǎn)換過(guò)程，以及各種熱力系統(tǒng)的平衡和變化規(guī)律。定義與研究對(duì)象研究對(duì)象定義工程熱力學(xué)在能源開(kāi)發(fā)、轉(zhuǎn)化和利用方面有著廣泛的應(yīng)用，如火力發(fā)電、核能發(fā)電、太陽(yáng)能利用等。能源利用工業(yè)過(guò)程交通運(yùn)輸工程熱力學(xué)在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中也發(fā)揮了重要作用，如化工、制冷、空調(diào)、熱工控制等領(lǐng)域。工程熱力學(xué)在交通工具的能源利用方面也有著廣泛應(yīng)用，如汽車(chē)、船舶和飛機(jī)的動(dòng)力系統(tǒng)等。030201工程熱力學(xué)的應(yīng)用領(lǐng)域早期發(fā)展工程熱力學(xué)起源于古代的燃燒理論和熱機(jī)實(shí)踐，隨著工業(yè)革命的興起而得到廣泛應(yīng)用。經(jīng)典熱力學(xué)19世紀(jì)末至20世紀(jì)初，經(jīng)典熱力學(xué)的理論體系逐漸形成，為工程熱力學(xué)的學(xué)科發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。現(xiàn)代工程熱力學(xué)隨著科技的不斷進(jìn)步，工程熱力學(xué)在能源利用、環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展等領(lǐng)域的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，成為當(dāng)今能源科學(xué)和工程領(lǐng)域的重要分支。工程熱力學(xué)的發(fā)展歷程02熱力學(xué)基本概念熱力系統(tǒng)分類(lèi)根據(jù)系統(tǒng)與外界相互作用方式，熱力系統(tǒng)可分為閉口系統(tǒng)和開(kāi)口系統(tǒng)。狀態(tài)參數(shù)描述熱力系統(tǒng)狀態(tài)的熱力學(xué)參數(shù)，如壓力、溫度、體積和內(nèi)能等。平衡狀態(tài)熱力系統(tǒng)在不受外力作用時(shí)，將達(dá)到的一種相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)。熱力狀態(tài)方程描述熱力系統(tǒng)狀態(tài)的熱力學(xué)方程，如理想氣體狀態(tài)方程。熱力系統(tǒng)與狀態(tài)ABCD熱力過(guò)程與循環(huán)熱力過(guò)程熱力系統(tǒng)從某一初始狀態(tài)變化到終態(tài)的過(guò)程。循環(huán)過(guò)程熱力系統(tǒng)經(jīng)過(guò)一系列連續(xù)的熱力變化又回到初始狀態(tài)的過(guò)程。等溫過(guò)程、絕熱過(guò)程和多方過(guò)程根據(jù)過(guò)程中是否與外界交換熱量，熱力過(guò)程可分為等溫過(guò)程、絕熱過(guò)程和多方過(guò)程?？ㄖZ循環(huán)與逆卡諾循環(huán)理想循環(huán)的代表，前者效率最高，后者用于制冷和空調(diào)領(lǐng)域。用圖形表示熱力系統(tǒng)的狀態(tài)變化和過(guò)程變化。熱力圖用于表示等溫線和等熵線的圖形，常用于制冷和空調(diào)領(lǐng)域。溫熵圖用于表示等壓線和等焓線的圖形，常用于蒸汽動(dòng)力和燃?xì)廨啓C(jī)領(lǐng)域。壓焓圖表示熱力系統(tǒng)在某一過(guò)程中狀態(tài)參數(shù)變化的圖形。熱力過(guò)程圖熱力參數(shù)與熱力圖熱力平衡熱力系統(tǒng)在不受外力作用時(shí)達(dá)到的一種相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)。可逆過(guò)程在沒(méi)有任何外界影響和能量耗散的情況下，能夠完全恢復(fù)到初始狀態(tài)的過(guò)程?？ㄖZ定理可逆循環(huán)中，不存在高于環(huán)境溫度的低溫?zé)嵩春偷陀诃h(huán)境溫度的高溫?zé)嵩?。熵增原理封閉系統(tǒng)中，自發(fā)過(guò)程總是向著熵增加的方向進(jìn)行，即熵永不減少。熱力平衡與可逆過(guò)程03熱力學(xué)第一定律熱力學(xué)能表示系統(tǒng)內(nèi)部能量的狀態(tài)，包括分子動(dòng)能和分子位能。熱量表示系統(tǒng)與外界交換的能量，是系統(tǒng)與外界之間熱傳遞的量度。熱力學(xué)能與熱量能量守恒定律，即系統(tǒng)與外界交換的能量等于系統(tǒng)能量的變化量。表述能量不能憑空產(chǎn)生或消失，只能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式。實(shí)質(zhì)第一定律的表述與實(shí)質(zhì)熱力過(guò)程分析利用第一定律分析各種熱力過(guò)程，如等溫、等壓、絕熱等過(guò)程。熱力設(shè)備效率通過(guò)第一定律計(jì)算各種熱力設(shè)備的效率，如內(nèi)燃機(jī)、蒸汽機(jī)等。第一定律在熱力過(guò)程中的應(yīng)用04熱力學(xué)第二定律表述熱力學(xué)第二定律指出，不可能把熱從低溫物體傳到高溫物體而不產(chǎn)生其他影響，或不可能從單一熱源取熱使之完全轉(zhuǎn)換為有用的功而不產(chǎn)生其他影響。實(shí)質(zhì)熱力學(xué)第二定律揭示了熱現(xiàn)象中宏觀過(guò)程的方向性，即熱量不可能自發(fā)地從低溫物體傳遞到高溫物體，而不引起其他變化。它也指出了機(jī)械能與內(nèi)能之間不可能完全相互轉(zhuǎn)化而不產(chǎn)生其他影響。第二定律的表述與實(shí)質(zhì)第二定律在熱力過(guò)程中的應(yīng)用制冷機(jī)熱力學(xué)第二定律在制冷機(jī)中的應(yīng)用表明，制冷機(jī)必須消耗外界的能量才能實(shí)現(xiàn)熱量從低溫物體傳到高溫物體。例如，空調(diào)器需要消耗電能才能實(shí)現(xiàn)室內(nèi)溫度的降低。熱機(jī)效率根據(jù)熱力學(xué)第二定律，任何熱機(jī)的效率都不可能達(dá)到100%。這是因?yàn)闊釞C(jī)在工作過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生熱量損失，使得一部分輸入的熱量無(wú)法轉(zhuǎn)化為有用的功。熵是描述系統(tǒng)混亂程度或無(wú)序度的物理量。在封閉系統(tǒng)中，熵總是不斷增加的，即熵增原理。這意味著系統(tǒng)總是趨向于從有序狀態(tài)向無(wú)序狀態(tài)演化。熵熵增原理在解釋自然現(xiàn)象和設(shè)計(jì)工程技術(shù)系統(tǒng)時(shí)具有重要意義。例如，在自然界的演化過(guò)程中，熵增原理可以解釋為什么生態(tài)系統(tǒng)會(huì)向著更加復(fù)雜和有序的方向發(fā)展。在工程技術(shù)領(lǐng)域，熵增原理可以指導(dǎo)我們?nèi)绾翁岣呦到y(tǒng)的效率和減少能量的損失。熵增原理的應(yīng)用熵與熵增原理05氣體性質(zhì)與理想氣體定律VS描述氣體狀態(tài)變化的基本方程，以及理想氣體定律的推導(dǎo)和應(yīng)用。詳細(xì)描述氣體狀態(tài)方程是描述氣體狀態(tài)變化的基本方程，它表示氣體的壓力、體積和溫度之間的關(guān)系。理想氣體定律則是在一定假設(shè)條件下推導(dǎo)出來(lái)的，它描述了氣體壓力、體積、溫度和分子數(shù)之間的關(guān)系?？偨Y(jié)詞氣體狀態(tài)方程與理想氣體定律介紹氣體的熱力性質(zhì)，以及狀態(tài)方程在工程實(shí)踐中的應(yīng)用。氣體的熱力性質(zhì)包括比熱容、內(nèi)能和熵等，這些性質(zhì)與氣體的狀態(tài)變化密切相關(guān)。狀態(tài)方程在工程實(shí)踐中有著廣泛的應(yīng)用，如計(jì)算氣體的壓力、體積和溫度等參數(shù)，以及在熱力學(xué)分析中確定熱力過(guò)程的狀態(tài)點(diǎn)。總結(jié)詞詳細(xì)描述氣體的熱力性質(zhì)與狀態(tài)方程的應(yīng)用總結(jié)詞對(duì)理想氣體的熱力過(guò)程進(jìn)行詳細(xì)分析，包括等溫、絕熱和多方過(guò)程。詳細(xì)描述理想氣體的熱力過(guò)程可以分為等溫、絕熱和多方過(guò)程等類(lèi)型。等溫過(guò)程是氣體在恒定溫度下進(jìn)行的熱力過(guò)程，絕熱過(guò)程是氣體在封閉系統(tǒng)中進(jìn)行的無(wú)熱量交換的熱力過(guò)程，多方過(guò)程是氣體在不同壓力下進(jìn)行的可逆熱力過(guò)程。這些過(guò)程的熱力學(xué)分析有助于理解氣體在各種條件下的行為和變化規(guī)律。理想氣體的熱力過(guò)程分析06熱力學(xué)基本定律的應(yīng)用熱機(jī)循環(huán)分析分析各種熱機(jī)循環(huán)（如卡諾循環(huán)、布雷頓循環(huán)等）的效率，探討提高效率的方法。熱機(jī)效率分析繪制各種熱機(jī)的工作特性曲線，如壓力-體積圖、功率-轉(zhuǎn)速圖等，以便于理解熱機(jī)的性能。熱機(jī)特性曲線制冷循環(huán)原理介紹制冷循環(huán)的基本原理，包括蒸發(fā)、冷凝、節(jié)流等過(guò)程。要點(diǎn)一要點(diǎn)二制冷劑選擇分析不同制冷劑的特性，以及在制冷循環(huán)中的適用性。制冷循環(huán)分析能源轉(zhuǎn)換效率探討熱力學(xué)在能源轉(zhuǎn)換過(guò)程中的作用，如燃煤發(fā)電、核能發(fā)電等，分析其轉(zhuǎn)換效率和影響因素。節(jié)能技術(shù)應(yīng)用介紹熱力學(xué)在節(jié)能技術(shù)中的應(yīng)用，如熱回收、余熱利用等，分析其節(jié)能效果和實(shí)施方法。熱力學(xué)在能源利用領(lǐng)域的應(yīng)用07熱力學(xué)發(fā)展前沿與展望隨著科技的發(fā)展，新型熱力系統(tǒng)如超臨界二氧化碳熱力系統(tǒng)、磁熱力系統(tǒng)等逐漸受到關(guān)注。這些新型熱力系統(tǒng)具有更高的能量轉(zhuǎn)換效率和更低的污染物排放，為解決能源危機(jī)和環(huán)境問(wèn)題提供了新的途徑。新型熱力系統(tǒng)新型熱力系統(tǒng)在航空航天、汽車(chē)、船舶、電力等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。例如，超臨界二氧化碳熱力系統(tǒng)可用于燃?xì)廨啓C(jī)、汽輪機(jī)等發(fā)電設(shè)備的改造，以提高能源利用效率。應(yīng)用領(lǐng)域新型熱力系統(tǒng)的研究與應(yīng)用高效低污染為了實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，需要開(kāi)發(fā)高效低污染的熱力循環(huán)技術(shù)，如熱電聯(lián)產(chǎn)、余熱回收等。這些技術(shù)能夠提高能源利用效率，降低污染物排放，為建設(shè)資源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會(huì)提供技術(shù)支持。技術(shù)應(yīng)用高效低污染的熱力循環(huán)技術(shù)廣泛應(yīng)用于工業(yè)、建筑、交通等領(lǐng)域。例如，在建筑領(lǐng)域，采用熱電聯(lián)產(chǎn)技術(shù)可以將建筑廢棄熱能轉(zhuǎn)化為電能，提高能源利用效率，減少能源浪費(fèi)。高效低污染的熱力循環(huán)技術(shù)交叉研究隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，熱力學(xué)與其他學(xué)科的交叉研究逐漸成為新的研究熱點(diǎn)。例如，熱力學(xué)與