《熱工基礎(chǔ)》課件-工質(zhì)的狀態(tài)及狀態(tài)

工質(zhì)的狀態(tài)及狀態(tài)參數(shù)熱工基礎(chǔ)電/廠/熱/能/動(dòng)/力/裝/置/專/業(yè)/教/學(xué)/資/源/庫工質(zhì)的狀態(tài)及狀態(tài)參數(shù)

在研究熱能和機(jī)械能相互轉(zhuǎn)換時(shí)，首先要確定研究對象熱力系統(tǒng)，確定熱力系統(tǒng)后我們就要對熱力系統(tǒng)內(nèi)工質(zhì)的狀態(tài)變化進(jìn)行分析。什么是工質(zhì)的狀態(tài)呢？工質(zhì)的狀態(tài)01平衡狀態(tài)02目

錄Content狀態(tài)參數(shù)03工質(zhì)的狀態(tài)01電/廠/熱/能/動(dòng)/力/裝/置/專/業(yè)/教/學(xué)/資/源/庫工質(zhì)的狀態(tài)及狀態(tài)參數(shù)熱機(jī)的狀態(tài)工質(zhì)在某一瞬間所呈現(xiàn)的宏觀物理狀況宏觀上占據(jù)的空間例如：冷熱程度對固體壁面的作用力工質(zhì)的狀態(tài)及狀態(tài)參數(shù)12

在左圖中為工質(zhì)的一個(gè)狀態(tài)，當(dāng)我們把重物拿走后，工質(zhì)的狀態(tài)就會(huì)發(fā)生改變，經(jīng)歷一系列中間狀態(tài)后變成右圖所示的狀態(tài)，狀態(tài)改變最直觀的是占據(jù)空間的改變。在這些狀態(tài)中有平衡的也有不平衡的。平衡狀態(tài)02電/廠/熱/能/動(dòng)/力/裝/置/專/業(yè)/教/學(xué)/資/源/庫工質(zhì)的狀態(tài)及狀態(tài)參數(shù)平衡狀態(tài)在熱工分析和計(jì)算中所研究的狀態(tài)若熱力系統(tǒng)內(nèi)各部分的溫度均勻一致，且等于外界溫度熱平衡力平衡依靠油燃燒的煙氣在內(nèi)燃機(jī)裝置中來完成熱能與機(jī)械能的轉(zhuǎn)換工質(zhì)處于平衡狀態(tài)的兩個(gè)必要條件若熱力系統(tǒng)內(nèi)部還存在化學(xué)反應(yīng)，則還應(yīng)包括化學(xué)平衡不平衡狀態(tài)一個(gè)熱力系統(tǒng)如果在不受外界影響的條件下，其宏觀性質(zhì)不隨時(shí)間而變化的狀態(tài)。狀態(tài)參數(shù)03電/廠/熱/能/動(dòng)/力/裝/置/專/業(yè)/教/學(xué)/資/源/庫工質(zhì)的狀態(tài)及狀態(tài)參數(shù)狀態(tài)參數(shù)從各個(gè)不同方面描寫這種宏觀物理狀況的物理量便是工質(zhì)的各個(gè)狀態(tài)參數(shù)描述冷熱程度用溫度例如：

工質(zhì)的狀態(tài)與狀態(tài)參數(shù)之間是一一對應(yīng)的關(guān)系。描述占據(jù)空間用比體積工質(zhì)的狀態(tài)及狀態(tài)參數(shù)

工質(zhì)的狀態(tài)一定，則描述狀態(tài)的各個(gè)狀態(tài)參數(shù)都具有唯一確定的數(shù)值；狀態(tài)參數(shù)一旦確定，工質(zhì)的狀態(tài)也就確定了，狀態(tài)參數(shù)的全部或一部分發(fā)生變化，即表明物質(zhì)所處的狀態(tài)發(fā)生了變化。狀態(tài)參數(shù)的特性01狀態(tài)參數(shù)工質(zhì)的狀態(tài)及狀態(tài)參數(shù)

①狀態(tài)參數(shù)的變化量只取決于給定的初始和最終狀態(tài)，而與變化過程中所經(jīng)歷的一切中間狀態(tài)和路徑無關(guān)。即初終狀態(tài)相同，經(jīng)歷不同的變化過程，狀態(tài)參數(shù)的變化量是相等的。狀態(tài)參數(shù)的數(shù)學(xué)特征02狀態(tài)參數(shù)x表示某一狀態(tài)參數(shù)工質(zhì)的狀態(tài)及狀態(tài)參數(shù)

①狀態(tài)參數(shù)的變化量只取決于給定的初始和最終狀態(tài)，而與變化過程中所經(jīng)歷的一切中間狀態(tài)和路徑無關(guān)。即初終狀態(tài)相同，經(jīng)歷不同的變化過程，狀態(tài)參數(shù)的變化量是相等的。狀態(tài)參數(shù)的數(shù)學(xué)特征02狀態(tài)參數(shù)x表示某一狀態(tài)參數(shù)工質(zhì)的狀態(tài)及狀態(tài)參數(shù)

②若工質(zhì)由某一狀態(tài)經(jīng)歷一系列變化又回到原狀態(tài)時(shí)，狀態(tài)參數(shù)的變化量為零。狀態(tài)參數(shù)的數(shù)學(xué)特征02狀態(tài)參數(shù)積分式：工質(zhì)的狀態(tài)及狀態(tài)參數(shù)常用的熱力學(xué)狀態(tài)參數(shù)03狀態(tài)參數(shù)壓力溫度比體積熱力學(xué)能焓熵基本狀態(tài)參數(shù)工質(zhì)的基本狀態(tài)參數(shù)——壓力熱工基礎(chǔ)電/廠/熱/能/動(dòng)/力/裝/置/專/業(yè)/教/學(xué)/資/源/庫工質(zhì)的基本狀態(tài)參數(shù)——壓力常見的狀態(tài)參數(shù)有：壓力溫度比體積熱力學(xué)能焓熵壓力、比體積、溫度可以直接測量，稱為基本狀態(tài)參數(shù)熱力學(xué)能、焓、熵不能直接測量，需要利用可測量參數(shù)進(jìn)行計(jì)算或?qū)С霾拍艽_定壓力的定義01壓力大小表示02目

錄Content壓力的單位03壓力的定義01電/廠/熱/能/動(dòng)/力/裝/置/專/業(yè)/教/學(xué)/資/源/庫工質(zhì)的基本狀態(tài)參數(shù)——壓力壓力的定義在熱力學(xué)中壓力是指單位面積上所承受的垂直指向作用面的作用力，也就是在物理學(xué)中所表示的壓強(qiáng)。p熱力學(xué)中的壓力根據(jù)壓力的定義可知，其表達(dá)式為:F垂直作用于器壁上的總壓力A容器壁的總面積氣體的壓力是組成氣體的大量分子在紊亂的熱運(yùn)動(dòng)中對容器壁頻繁撞擊的總效應(yīng)。工質(zhì)的基本狀態(tài)參數(shù)——壓力物理學(xué)這種單位面積上所承受的垂直作用力叫做“壓強(qiáng)”，工程熱力學(xué)習(xí)慣地把物理學(xué)上的壓強(qiáng)叫做壓力，而把容器壁上承受的總作用力叫做壓力。而把它對容器壁面的作用力叫做總壓力。壓力大小表示02電/廠/熱/能/動(dòng)/力/裝/置/專/業(yè)/教/學(xué)/資/源/庫工質(zhì)的基本狀態(tài)參數(shù)——壓力表示壓力零基準(zhǔn)點(diǎn)選取的不同表示壓力零基準(zhǔn)點(diǎn)選取的不同絕對壓力相對壓力真空壓力01絕對壓力在上面壓力定義式所表示的壓力為工質(zhì)對容器壁產(chǎn)生的真實(shí)壓力，通常稱絕對壓力，即以絕對真空（完全真空）為基準(zhǔn)點(diǎn)計(jì)算的壓力值稱為絕對壓力，以字母p表示，其值恒正或?yàn)榱?。工質(zhì)的基本狀態(tài)參數(shù)——壓力02相對壓力我們利用表計(jì)測量壓力時(shí)，因?yàn)閴毫τ?jì)是處于大氣環(huán)境中，故通常測出的是欲測的絕對壓力與當(dāng)?shù)卮髿鈮毫b的差值，稱相對壓力。大氣壓力相對壓力絕對壓力

如在圖中測量容器內(nèi)的壓力，連接一U型管水銀測壓計(jì)，由于容器內(nèi)壓力與大氣壓力不同，會(huì)引起U型管水銀柱左右液面產(chǎn)生高差，故測量的水銀柱高差，代表的是絕對壓力與當(dāng)?shù)卮髿鈮毫Φ牟钪?，?dāng)容器內(nèi)水銀柱高度為零，則被測量的壓力與大氣壓力相同相同，故相對壓力是以當(dāng)?shù)卮髿鈮毫榛鶞?zhǔn)點(diǎn)計(jì)算的壓力值。工質(zhì)的基本狀態(tài)參數(shù)——壓力02相對壓力我們利用表計(jì)測量壓力時(shí)，因?yàn)閴毫τ?jì)是處于大氣環(huán)境中，故通常測出的是欲測的絕對壓力與當(dāng)?shù)卮髿鈮毫b的差值，稱相對壓力。大氣壓力相對壓力絕對壓力相對壓力用pg表示pg=p-pb其值可正可負(fù)，也可為零。工質(zhì)的基本狀態(tài)參數(shù)——壓力03真空壓力當(dāng)所測對象的壓力高于大氣壓力時(shí)，表計(jì)指示的是超出大氣壓力的部分，相對壓力為正。當(dāng)所測對象的壓力低于大氣壓力時(shí)，表計(jì)指示的是低于大氣壓力的部分，相對壓力為負(fù)。工程上將絕對壓力低于大氣壓力的狀態(tài)稱為真空狀態(tài)，又稱負(fù)壓狀態(tài)。此時(shí)大氣壓力與絕對壓力的差值稱為

真空壓力。工質(zhì)的基本狀態(tài)參數(shù)——壓力03真空壓力真空環(huán)境壓力絕對壓力以pv表示，即pv=pb-p其值恒正或?yàn)榱憬^對壓力值為0容器內(nèi)有壓力只是壓力值比大氣壓力低而已絕對真空真空容器內(nèi)一個(gè)氣體分子都不含對容器壁面不產(chǎn)生任何作用力電廠凝汽器正常運(yùn)行時(shí)就處于真空工質(zhì)的基本狀態(tài)參數(shù)——壓力表示壓力零基準(zhǔn)點(diǎn)選取的不同絕對壓力相對壓力真空壓力

作為工質(zhì)狀態(tài)參數(shù)的壓力應(yīng)當(dāng)是絕對壓力。由于大氣壓隨各地的緯度、高度和氣候條件有所變化，因此即使工質(zhì)的絕對壓力不變，相對壓力和真空壓力仍有可能變化，它們不具有狀態(tài)參數(shù)的特性。壓力的單位03電/廠/熱/能/動(dòng)/力/裝/置/專/業(yè)/教/學(xué)/資/源/庫工質(zhì)的基本狀態(tài)參數(shù)——壓力壓力的單位

帕斯卡是法定國際單位。1Pa=1N/m2因?yàn)橐訮a做壓力單位，其數(shù)值較小不便使用。帕斯卡，簡稱為“帕”，Pa01工程常采用：“兆帕”（MPa）——1kPa=1×103Pa“千帕”（KPa）——1MPa=1×106Pa“巴”（bar）——1bar=1×105Pa工質(zhì)的基本狀態(tài)參數(shù)——壓力壓力的單位液體柱高度02標(biāo)準(zhǔn)大氣壓（atm）——1atm=101325Pa=760mmHg大氣壓力03毫米汞柱（mmHg）——1mmHg=133.3Pa毫米水柱（mmH2O）——1mmH2O=9.807Pa工程大氣壓（at）——1at=1kgf/cm2=9.807×104Pa工質(zhì)的基本狀態(tài)參數(shù)——溫度和比體積熱工基礎(chǔ)電/廠/熱/能/動(dòng)/力/裝/置/專/業(yè)/教/學(xué)/資/源/庫工質(zhì)的基本狀態(tài)參數(shù)——溫度和比體積常見的狀態(tài)參數(shù)有：壓力溫度比體積熱力學(xué)能焓熵壓力、比體積、溫度可以直接測量，稱為基本狀態(tài)參數(shù)熱力學(xué)能、焓、熵不能直接測量，需要利用可測量參數(shù)進(jìn)行計(jì)算或?qū)С霾拍艽_定比體積01溫度02目

錄Content比體積01電/廠/熱/能/動(dòng)/力/裝/置/專/業(yè)/教/學(xué)/資/源/庫比體積符號ν表示，單位為m3/kg。若以m表示質(zhì)量，V表示所具有的體積。工質(zhì)的基本狀態(tài)參數(shù)——溫度和比體積密度單位體積內(nèi)工質(zhì)所具有的質(zhì)量叫做密度，用ρ表示，單位為kg/m3。工質(zhì)的基本狀態(tài)參數(shù)——溫度和比體積比體積和密度互為倒數(shù)比體積和密度都體現(xiàn)工質(zhì)的分子在空間分布的疏密程度，作為狀態(tài)參數(shù)多用比體積來表示。若比體積增大表示工質(zhì)膨脹，比體積減小表示工質(zhì)被壓縮。溫度02電/廠/熱/能/動(dòng)/力/裝/置/專/業(yè)/教/學(xué)/資/源/庫一、定義溫度是描述物體冷熱的狀態(tài)參數(shù)工質(zhì)的基本狀態(tài)參數(shù)——溫度和比體積溫度是判斷與其它熱力系是否處于熱平衡的標(biāo)志物理學(xué)：熱力學(xué)：熱的物體溫度高，冷的物體溫度低運(yùn)動(dòng)劇烈溫度高，運(yùn)動(dòng)緩慢溫度低從氣體分子運(yùn)動(dòng)的觀點(diǎn)看，溫度標(biāo)志著大量分子熱運(yùn)動(dòng)的強(qiáng)烈程度溫度大小—溫標(biāo)溫標(biāo)有多種表示，任何一種溫標(biāo)的建立，主要是確定溫標(biāo)的基準(zhǔn)點(diǎn)和分度方法。工質(zhì)的基本狀態(tài)參數(shù)——溫度和比體積攝氏溫標(biāo)常見：熱力學(xué)溫標(biāo)工質(zhì)的基本狀態(tài)參數(shù)——溫度和比體積01攝氏溫標(biāo)

攝氏溫標(biāo)以標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下純水的冰點(diǎn)溫度為基準(zhǔn)點(diǎn)，并定義其溫度為0攝氏度，沸水的溫度為100攝氏度建立的溫標(biāo)，符號為t，單位為℃。攝氏溫標(biāo)是日常生活中常用的溫標(biāo)形式。攝氏溫標(biāo)是經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo)，它依賴于測溫物質(zhì)的性質(zhì)。（因此當(dāng)選用不同的測溫物質(zhì)的溫度計(jì)、采用不同的物理量作為溫度的標(biāo)志來測量溫度時(shí)，除了冰點(diǎn)這個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)，其它的溫度都有細(xì)小的差異。）工質(zhì)的基本狀態(tài)參數(shù)——溫度和比體積01攝氏溫標(biāo)

攝氏溫標(biāo)以標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下純水的冰點(diǎn)溫度為基準(zhǔn)點(diǎn)，并定義其溫度為0攝氏度，沸水的溫度為100攝氏度建立的溫標(biāo)，符號為t，單位為℃。經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo)不能作為度量溫度的標(biāo)準(zhǔn)。攝氏溫標(biāo)t可大于0，可小于0，也可以等于0。工質(zhì)的基本狀態(tài)參數(shù)——溫度和比體積02熱力學(xué)溫標(biāo)

是建立在熱力學(xué)第二定律基礎(chǔ)上的，是一個(gè)完全不依賴于任何測溫物質(zhì)性質(zhì)的完全客觀的溫標(biāo)，用這種溫標(biāo)確立的溫度稱為熱力學(xué)溫度。其符號為T，單位是K（開爾文）。以水的汽、液、固三相共存的狀態(tài)點(diǎn)——三相點(diǎn)為基準(zhǔn)點(diǎn)，并定義其溫度為273.16K。工質(zhì)的基本狀態(tài)參數(shù)——溫度和比體積02熱力學(xué)溫標(biāo)

是建立在熱力學(xué)第二定律基礎(chǔ)上的，是一個(gè)完全不依賴于任何測溫物質(zhì)性質(zhì)的完全客觀的溫標(biāo)，用這種溫標(biāo)確立的溫度稱為熱力學(xué)溫度。每1K為水三相點(diǎn)溫度的1/273.16。熱力學(xué)溫標(biāo)是基本溫標(biāo)，其值只能大于0，極限等于0。工質(zhì)的基本狀態(tài)參數(shù)——溫度和比體積兩種溫標(biāo)的溫度間隔完全相同，只是零點(diǎn)的定義不一樣而已，即熱力學(xué)溫度的273.15K為攝氏溫標(biāo)的零點(diǎn)，這是因?yàn)樗娜帱c(diǎn)（273.16K）比一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下水的冰點(diǎn)（273.15K）高0.01K的緣故。兩種溫標(biāo)的關(guān)系：t（℃）=T（K）-273.15

攝氏溫標(biāo)和熱力學(xué)溫標(biāo)都可表示溫度的大小，但作為狀態(tài)參數(shù)使用的只能是熱力學(xué)