第一章基本概念

教學(xué)目標(biāo):使學(xué)生熟練掌握熱力學(xué)研究的基本概念。知識(shí)點(diǎn)：熱力系統(tǒng)；工質(zhì)熱力狀態(tài)及基本狀態(tài)參數(shù)；平衡狀態(tài)；準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程、可逆過(guò)程；熱力循環(huán)。重點(diǎn)：三種典型的熱力系統(tǒng)；p、v、T三個(gè)狀態(tài)參數(shù)的物理意義；測(cè)溫測(cè)壓裝置；絕對(duì)壓力和相對(duì)壓力的計(jì)算；可逆過(guò)程的判定準(zhǔn)則。難點(diǎn)：使學(xué)生理解并掌握抽象的熱力學(xué)基本概念，是本章的難點(diǎn)。第一章基本概念教學(xué)目標(biāo):使學(xué)生熟練掌握熱力學(xué)研究的基11-1熱能在熱機(jī)中轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的過(guò)程1-1熱能在熱機(jī)中轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)2

內(nèi)燃機(jī)的工作原理圖活塞曲柄連桿機(jī)構(gòu)氣缸內(nèi)燃機(jī)的工作原理圖活塞曲柄連桿機(jī)構(gòu)氣缸3兩沖程內(nèi)燃機(jī)工作過(guò)程進(jìn)氣排氣兩沖程內(nèi)燃機(jī)工作過(guò)程進(jìn)氣排氣4四沖程內(nèi)燃機(jī)工作過(guò)程進(jìn)氣排氣四沖程內(nèi)燃機(jī)工作過(guò)程進(jìn)氣排氣5內(nèi)燃機(jī)（汽油機(jī)）燃?xì)鉄崮軝C(jī)械能燃料化學(xué)能排入大氣壓縮燃燒、膨脹吸氣排氣工作過(guò)程：能量轉(zhuǎn)換：工作物質(zhì)：燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)（汽油機(jī)）燃?xì)鈾C(jī)械能燃料排入大氣壓縮吸氣工作過(guò)程：能量6蒸汽動(dòng)力裝置流程簡(jiǎn)圖蒸汽動(dòng)力裝置流程簡(jiǎn)圖550℃過(guò)熱器鍋爐給水泵冷凝器冷卻水汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)QQ12W20℃高溫高壓蒸汽Wp蒸汽動(dòng)力裝置流程簡(jiǎn)圖蒸汽動(dòng)力裝置流程簡(jiǎn)圖550℃過(guò)鍋給水泵冷7汽輪機(jī)水泵冷凝器鍋爐1-2簡(jiǎn)單蒸汽動(dòng)力循環(huán)過(guò)程圖鍋爐(熱源):燃料燃燒產(chǎn)生熱量,將水變成蒸汽(吸熱過(guò)程)汽輪機(jī):將蒸汽攜帶的熱能→動(dòng)能→轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)機(jī)械能(對(duì)外作功過(guò)程)冷凝器(冷源):將作功后的低溫低壓蒸汽凝結(jié)成水(對(duì)外放熱過(guò)程)水泵:提高水的壓力,將水送入鍋爐(消耗外功)工質(zhì):水問(wèn)題:由哪些典型過(guò)程組成?汽輪機(jī)水泵冷凝器鍋爐1-2簡(jiǎn)單蒸汽動(dòng)力循環(huán)過(guò)程圖鍋爐8熱動(dòng)力裝置工作過(guò)程的共同點(diǎn):1.從高溫?zé)嵩次鼰?吸熱過(guò)程)2.將其中一部分轉(zhuǎn)變?yōu)楣?對(duì)外作功過(guò)程)3.將其余部分傳給低溫?zé)嵩?對(duì)外放熱過(guò)程)4.工質(zhì)提高壓力需要耗功(消耗外功)熱動(dòng)力裝置工作過(guò)程的共同點(diǎn):91-2熱力系（或稱熱力系統(tǒng)）

一、熱力系的定義

通常根據(jù)所研究問(wèn)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)的研究對(duì)象。這種空間內(nèi)的物質(zhì)的總和稱為熱力學(xué)系統(tǒng),簡(jiǎn)稱為系統(tǒng)或熱力系。系統(tǒng)以外的一切物質(zhì)統(tǒng)稱為外界。系統(tǒng)與外界的界面稱為邊界。系統(tǒng)與外界之間，通過(guò)邊界進(jìn)行能量的傳遞與物質(zhì)的遷移。1-2熱力系（或稱熱力系統(tǒng)）一、熱力系的定義10界面的特性:可以是真實(shí)的，也可以是虛擬的；可以是固定的，也可以是運(yùn)動(dòng)的。界面的特性:可以是真實(shí)的，11界面熱源外界外界熱力系統(tǒng)熱力系、界面、外界例Ⅰ研究氣缸中的氣體。是什么熱力系？界面熱外界外界熱力系統(tǒng)熱力系、界面、外界例Ⅰ研究氣缸中的氣體12熱力系、界面、外界界面熱源外界外界熱力系統(tǒng)續(xù)4熱力系、界面、外界界面熱外界外界熱力系統(tǒng)續(xù)413熱力系、界面、外界界面熱源外界外界熱力系統(tǒng)續(xù)4熱力系、界面、外界界面熱外界外界熱力系統(tǒng)續(xù)414界面熱源外界外界熱力系統(tǒng)續(xù)4熱力系、界面、外界界面熱外界外界熱力系統(tǒng)續(xù)4熱力系、界面、外界15界面熱源外界外界熱力系統(tǒng)熱力系、界面、外界續(xù)4界面熱外界外界熱力系統(tǒng)熱力系、界面、外界續(xù)416系統(tǒng)系統(tǒng)界面熱力系、界面、外界例Ⅱ研究氣缸中的氣體(打開(kāi)閥門(mén))。是什么熱力系？系統(tǒng)系統(tǒng)界面熱力系、界面、外界例Ⅱ研究氣缸中的氣體(17系統(tǒng)界面外界外界熱力系、界面、外界例Ⅲ系統(tǒng)界面外界外界熱力系、界面、外界例Ⅲ18熱力系、界面、外例Ⅳ系統(tǒng)界面熱力系、界面、外例Ⅳ系統(tǒng)界面19熱二、熱力系統(tǒng)的分類物質(zhì)功功熱物質(zhì)物質(zhì)功物質(zhì)絕熱熱力系孤立熱力系閉口熱力系開(kāi)口熱力系(一)按系統(tǒng)與外界之間的相互聯(lián)系劃分：1.閉口系—與外界無(wú)物質(zhì)交換的熱力系。2.開(kāi)口系—與外界有物質(zhì)交換的熱力系。3.絕熱系—與外界無(wú)熱量交換的熱力系。4.孤立系—與外界無(wú)任何聯(lián)系的熱力系。熱二、熱力系統(tǒng)的分類物質(zhì)功功熱物質(zhì)物質(zhì)功物質(zhì)絕熱熱力系孤立熱20閉口熱力系閉口熱力系21開(kāi)口熱力系開(kāi)口熱力系22開(kāi)口舉例熱力系（管道）穩(wěn)定流動(dòng)開(kāi)口系統(tǒng)開(kāi)口舉例熱力系（管道）穩(wěn)定流動(dòng)開(kāi)口系統(tǒng)23開(kāi)口熱力系續(xù)15開(kāi)口熱力系續(xù)1524開(kāi)口熱力系（鍋爐示意圖）來(lái)自水泵過(guò)熱器爐墻蒸發(fā)管去汽輪機(jī)燃料與空氣開(kāi)口熱力系（鍋爐示意圖）來(lái)自水泵過(guò)熱器爐墻蒸發(fā)管去汽輪機(jī)燃料25鍋爐的簡(jiǎn)化熱力學(xué)分析模型(主要考慮蒸汽的發(fā)生)熱力系熱量（熱源）(高溫蒸汽)物質(zhì)(鍋爐給水)物質(zhì)鍋爐的簡(jiǎn)化熱力學(xué)分析模型鍋爐的簡(jiǎn)化熱力學(xué)分析模型熱力系熱量（熱源）(高溫蒸汽)物質(zhì)26開(kāi)口熱力系汽輪機(jī)去凝汽器調(diào)速器來(lái)自鍋爐噴管葉片汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)開(kāi)口熱力系汽輪機(jī)示意圖開(kāi)口熱力系汽輪機(jī)去凝汽器調(diào)速器來(lái)自鍋爐噴管葉片汽輪機(jī)27軸功（水蒸汽）物質(zhì)汽輪機(jī)的簡(jiǎn)化熱力學(xué)分析模型熱力系（水蒸汽）物質(zhì)汽輪機(jī)的簡(jiǎn)化熱力學(xué)分析模型軸功（水蒸汽）物質(zhì)汽輪機(jī)的簡(jiǎn)化熱力學(xué)分析模型熱力系（水蒸汽）28來(lái)自汽輪機(jī)的水蒸汽去水泵的凝結(jié)水冷卻水冷卻水開(kāi)口熱力系（冷凝器）來(lái)自汽輪機(jī)的水蒸汽去水泵的凝結(jié)水冷卻水冷卻水開(kāi)口熱力系（冷凝29(凝結(jié)水）

物質(zhì)蒸汽放熱給冷卻水冷凝器的簡(jiǎn)化熱力學(xué)分析模型熱力系（水蒸汽）物質(zhì)冷凝器的簡(jiǎn)化熱力學(xué)分析模型

(主要考慮蒸汽的凝結(jié))(凝結(jié)水）物質(zhì)蒸汽放熱給冷卻水冷凝器的簡(jiǎn)化熱力學(xué)分析模型熱30蒸汽動(dòng)力裝置流程簡(jiǎn)圖蒸汽動(dòng)力裝置流程簡(jiǎn)圖蒸汽動(dòng)力裝置流程簡(jiǎn)圖蒸汽動(dòng)力裝置流程簡(jiǎn)圖31冷卻水帶走熱量（工質(zhì)放熱量）向外輸出功（汽輪機(jī)）（水泵耗功）（工質(zhì)吸熱量）蒸汽動(dòng)力裝置的簡(jiǎn)化熱力學(xué)分析模型熱力系向系統(tǒng)輸入功熱源供熱蒸汽動(dòng)力裝置的簡(jiǎn)化熱力學(xué)分析模型冷卻水帶走熱量（工質(zhì)放熱量）向外輸出功（汽輪機(jī)）（水泵耗功）32（二）按照系統(tǒng)內(nèi)部的情況可劃分1.均勻熱力系—系統(tǒng)內(nèi)部各部分化學(xué)成分和物理性質(zhì)都均勻一致的系統(tǒng)，它是由單相組成的。2.非均勻熱力系—由兩個(gè)或兩個(gè)以上的相態(tài)組成的熱力系。3.單元熱力系—由一種化學(xué)成分組成的熱力系。4.多元熱力系—由兩種或兩種以上物質(zhì)組成的熱力系。5.可壓縮系統(tǒng)—由可壓縮流體組成的熱力系。6.簡(jiǎn)單可壓縮系統(tǒng)—與外界只有熱量和機(jī)械功交換的可壓縮系統(tǒng)。熱力系統(tǒng)的分類Ⅱ（二）按照系統(tǒng)內(nèi)部的情況可劃分1.均勻熱力系—系統(tǒng)內(nèi)部各部分331-3工質(zhì)的熱力學(xué)狀態(tài)及其基本狀態(tài)參數(shù)一、熱力學(xué)狀態(tài)

定義:工質(zhì)在熱力變化過(guò)程中某一瞬間所呈現(xiàn)的全部宏觀物理狀況。二、平衡狀態(tài)的描述在不受外界影響（重力場(chǎng)除外）的條件下，如果系統(tǒng)宏觀特性不隨時(shí)間變化，則該系統(tǒng)所處的狀態(tài)稱為平衡狀態(tài)。狀態(tài)和平衡狀態(tài)實(shí)現(xiàn)平衡的充要條件：無(wú)內(nèi)部、外部勢(shì)差。1-3工質(zhì)的熱力學(xué)狀態(tài)及其基本狀態(tài)參數(shù)一、熱力學(xué)狀態(tài)二、34描述工質(zhì)宏觀特性的物理量稱為狀態(tài)參數(shù)。２.熱力學(xué)中常用的狀態(tài)參數(shù)溫度、壓力、比容、熱力學(xué)能（內(nèi)能）、焓、熵。１.狀態(tài)參數(shù)的數(shù)學(xué)特性或如果某物理量具有上述數(shù)學(xué)特性，它就是狀態(tài)參數(shù)。三、狀態(tài)參數(shù)描述工質(zhì)宏觀特性的物理量稱為狀態(tài)參數(shù)。２.熱力學(xué)中常用的狀態(tài)35３.狀態(tài)參數(shù)的分類

①基本狀態(tài)參數(shù)能夠用儀器儀表直接或間接測(cè)量的參數(shù)稱為┄。②導(dǎo)出狀態(tài)參數(shù)不能用儀器儀表直接或間接測(cè)量的參數(shù)稱為┄。如：溫度、壓力、比容如：熱力學(xué)（內(nèi)能）、焓、熵。１）按能否用儀器或儀表進(jìn)行直接或間接測(cè)量劃分３.狀態(tài)參數(shù)的分類①基本狀態(tài)參數(shù)②導(dǎo)出狀態(tài)參數(shù)36２）按與系統(tǒng)內(nèi)包含物質(zhì)多少有無(wú)關(guān)系劃分①?gòu)?qiáng)度參數(shù)——與系統(tǒng)內(nèi)包含物質(zhì)的多少無(wú)關(guān)。②廣延參數(shù)——與系統(tǒng)內(nèi)包含物質(zhì)的多少有關(guān)。如：溫度、壓力、比容、比內(nèi)能、比焓、比熵等。如：總內(nèi)能、總焓、總熵等。２）按與系統(tǒng)內(nèi)包含物質(zhì)多少有無(wú)關(guān)系劃分①?gòu)?qiáng)度參數(shù)——與系統(tǒng)內(nèi)37四、基本狀態(tài)參數(shù)１.比容、密度和重度①比容單位質(zhì)量物質(zhì)所占有的容積，稱為比容。表達(dá)式②密度單位容積的物質(zhì)所具有的質(zhì)量，稱為密度。表達(dá)式表達(dá)式③重度單位容積內(nèi)所含有物質(zhì)的重量，稱為重度。四、基本狀態(tài)參數(shù)１.比容、密度和重度①比容單位質(zhì)量物質(zhì)38２.壓力熱力系的單位面積上所受到的垂直作用力。表達(dá)式或上式計(jì)算出的是熱力系的真實(shí)壓力稱為絕對(duì)壓力

p。由壓力表測(cè)量出來(lái)的壓力稱為表壓力

pg。由氣壓計(jì)測(cè)量出來(lái)的壓力稱為大氣壓力

pb。表壓力pg、大氣壓力pb和絕對(duì)壓力p之間的關(guān)系如下：常用的壓力單位間的關(guān)系２.壓力熱力系的單位面積上所受到的垂直作用力。表達(dá)式或上39U形管式壓力計(jì)示意圖真空度U形管式壓力計(jì)示意圖U形管式壓力計(jì)示意圖真空度U形管式壓力計(jì)示意圖403.溫度１）熱力學(xué)第零定律與第三個(gè)系統(tǒng)處于熱平衡的系統(tǒng)，彼此也處于熱平衡。２）溫度將描述熱平衡的這一宏觀特性的物理量，稱為溫度。３）溫標(biāo)為進(jìn)行溫度測(cè)量，需要有溫度的數(shù)值表示方法，測(cè)量溫度的標(biāo)尺稱為溫標(biāo)。建立任何一種溫標(biāo)都要選擇測(cè)溫物質(zhì)及其物質(zhì)的特性、規(guī)定溫標(biāo)的基準(zhǔn)點(diǎn)及分度方法。狀態(tài)參數(shù)溫度3.溫度１）熱力學(xué)第零定律２）溫度３）溫標(biāo)建立任何一種溫標(biāo)都41②熱力學(xué)溫標(biāo)ＴＫ常用的溫標(biāo)①攝氏溫標(biāo)

t℃基準(zhǔn)點(diǎn)：標(biāo)準(zhǔn)大氣壓力下純水的冰點(diǎn)和沸點(diǎn)溫度為基準(zhǔn)點(diǎn)，規(guī)定冰點(diǎn)溫度為0℃。沸點(diǎn)溫度為100℃。分度方法：認(rèn)定測(cè)溫物質(zhì)的測(cè)溫屬性隨溫度的變化是線性的。0℃與100℃這兩個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)之間分成100等分,每一等分為1度?；鶞?zhǔn)點(diǎn)：純水的汽、液、固三相平衡共存的狀態(tài)點(diǎn)(三相點(diǎn))為基準(zhǔn)點(diǎn)，并規(guī)定它的溫度為273.16K。

t=T—273.15熱力學(xué)溫標(biāo)與攝氏溫標(biāo)之間的關(guān)系：常用的溫標(biāo)②熱力學(xué)溫標(biāo)ＴＫ常用的溫標(biāo)①攝氏溫標(biāo)t℃基準(zhǔn)點(diǎn)：標(biāo)準(zhǔn)42常用溫標(biāo)絕對(duì)K攝氏℃

華氏F100373.150.01273.160273.15-17.80-273.1521237.8100032-459.670冰熔點(diǎn)水三相點(diǎn)鹽水熔點(diǎn)發(fā)燒水沸點(diǎn)常用溫標(biāo)絕對(duì)K攝氏℃華氏F100373.150.01273431-4平衡狀態(tài),狀態(tài)方程,坐標(biāo)圖一、平衡狀態(tài)定義:一個(gè)熱力系,如果在不受外界影響下,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)稱為平衡狀態(tài).熱平衡狀態(tài)力平衡狀態(tài)化學(xué)平衡狀態(tài)問(wèn)題：如何定量描述工質(zhì)的狀態(tài)？1-4平衡狀態(tài),狀態(tài)方程,坐標(biāo)圖一、平衡狀態(tài)問(wèn)題：如何定44平衡與穩(wěn)定穩(wěn)定：參數(shù)不隨時(shí)間變化穩(wěn)定不一定平衡，但平衡一定穩(wěn)定平衡與穩(wěn)定穩(wěn)定：參數(shù)不隨時(shí)間變化穩(wěn)定不一定平衡，但平衡一定穩(wěn)45平衡與均勻平衡：時(shí)間上均勻：空間上平衡不一定均勻，單相平衡態(tài)則一定是均勻的平衡與均勻平衡：時(shí)間上平衡不一定均勻，單相平衡態(tài)則一定是均勻46二、狀態(tài)方程對(duì)于簡(jiǎn)單可壓縮系統(tǒng),狀態(tài)方程:或三、狀態(tài)參數(shù)坐標(biāo)圖1反映工質(zhì)處于平衡狀態(tài)時(shí)基本狀態(tài)參數(shù)之間的關(guān)系式，稱為狀態(tài)方程。二、狀態(tài)方程對(duì)于簡(jiǎn)單可壓縮系統(tǒng),狀態(tài)方程:或三、狀態(tài)參數(shù)坐標(biāo)471-5工質(zhì)的狀態(tài)變化過(guò)程1系統(tǒng)狀態(tài)的連續(xù)變化稱為系統(tǒng)經(jīng)歷了一個(gè)熱力過(guò)程簡(jiǎn)稱過(guò)程。12pv21-5工質(zhì)的狀態(tài)變化過(guò)程1系統(tǒng)狀態(tài)的連續(xù)變化稱為系統(tǒng)經(jīng)歷481一、準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程(準(zhǔn)平衡過(guò)程)1、針閥的開(kāi)度非常?。é→0），內(nèi)部無(wú)壓差；過(guò)程實(shí)施的假設(shè)條件：4、活塞與汽缸壁無(wú)摩擦；5、在任何時(shí)刻，工質(zhì)1的內(nèi)部是均勻的。2、工質(zhì)內(nèi)部無(wú)溫差；3、工質(zhì)內(nèi)部無(wú)化學(xué)反應(yīng)；1一、準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程(準(zhǔn)平衡過(guò)程)1、針閥的開(kāi)度非常?。é→04912v21p一、準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程(準(zhǔn)平衡過(guò)程)212v21p一、準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程(準(zhǔn)平衡過(guò)程)250

準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程:若過(guò)程進(jìn)行得很緩慢,工質(zhì)在平衡被破壞后自動(dòng)回復(fù)平衡所需要的時(shí)間(即所謂的弛豫時(shí)間)又短,工質(zhì)有足夠的時(shí)間來(lái)恢復(fù)平衡,隨時(shí)都不致于顯著偏離平衡狀態(tài),這樣的過(guò)程稱為準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程。

準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程又稱為準(zhǔn)平衡過(guò)程。只有準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程才能在坐標(biāo)圖中用連續(xù)曲線表示。

實(shí)際過(guò)程都是不平衡的。準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程:若過(guò)程進(jìn)行得很緩慢,工質(zhì)在平衡被51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？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52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)程準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程的工程條件破壞平衡所需時(shí)間恢復(fù)平衡所需時(shí)間>>有足53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?！巴蝗弧薄熬徛睖?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)/分活塞運(yùn)動(dòng)54可逆過(guò)程的描述：系統(tǒng)經(jīng)歷一個(gè)過(guò)程后，如令過(guò)程逆行而能使系統(tǒng)與外界同時(shí)恢復(fù)到初始狀態(tài)而不留下任何痕跡，則此過(guò)程稱為可逆過(guò)程?？赡孢^(guò)程的描述注意：可逆過(guò)程只是指可能性，并不是指必須要回到初態(tài)的過(guò)程。二、可逆過(guò)程可逆過(guò)程的描述：可逆過(guò)程的描述注意：可逆過(guò)程只是指可能性，并55可逆過(guò)程的實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程+無(wú)耗散效應(yīng)=可逆過(guò)程無(wú)不平衡勢(shì)差通過(guò)摩擦使功變熱的效應(yīng)(摩阻，電阻，非彈性變性，磁阻等）不平衡勢(shì)差

不可逆根源耗散效應(yīng)

耗散效應(yīng)可逆過(guò)程的實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程+無(wú)耗散效應(yīng)56典型的不可逆過(guò)程不等溫傳熱節(jié)流過(guò)程(閥門(mén)）自由膨脹混合過(guò)程典型的不可逆過(guò)程不等溫傳熱節(jié)流過(guò)程自由膨脹混合過(guò)程57可逆過(guò)程與準(zhǔn)平衡過(guò)程的區(qū)別：1.可逆過(guò)程一定是準(zhǔn)平衡過(guò)程；2.準(zhǔn)平衡過(guò)程不一定是可逆過(guò)程。實(shí)際過(guò)程都是不可逆過(guò)程！可逆過(guò)程與準(zhǔn)平衡過(guò)程的區(qū)別：1.可逆過(guò)程一定是準(zhǔn)平衡過(guò)程；258三、循環(huán)過(guò)程工質(zhì)從一個(gè)狀態(tài)出發(fā)經(jīng)過(guò)一系列的狀態(tài)變化又回到了原來(lái)的狀態(tài)稱之經(jīng)歷了一個(gè)熱力循環(huán)。v1pvp可逆循環(huán)不可逆循環(huán)循環(huán)過(guò)程及在坐標(biāo)圖上的表示三、循環(huán)過(guò)程工質(zhì)從一個(gè)狀態(tài)出發(fā)經(jīng)過(guò)一系列的狀態(tài)變化又回到了原591-6過(guò)程功和熱量一、功的定義定義:力和力的方向上位移的乘積.對(duì)于過(guò)程1-2:

符號(hào)約定:熱力系統(tǒng)對(duì)外輸出功為正,外界對(duì)系統(tǒng)作功為負(fù).

1-6過(guò)程功和熱量一、功的定義對(duì)于過(guò)程1-2:符60二、可逆過(guò)程的功

二、可逆過(guò)程的功61功有何性質(zhì)?1.是過(guò)程量,不是狀態(tài)量2.其大小與初、終狀態(tài)有關(guān),也與路徑有關(guān)v1p2ab功有何性質(zhì)?1.是過(guò)程量,不是狀態(tài)量2.其大小與初、終狀態(tài)有62三、過(guò)程熱量定義:熱力系和外界之間僅僅由于溫度不同而通過(guò)邊界傳遞的能量.計(jì)算公式:sT21熱量單位:J,kJ三、過(guò)程熱量sT21熱量單位:J,kJ63微小熱量：>0表示系統(tǒng)從外界吸熱；<0表示系統(tǒng)向外界放熱?？偀崃浚悍e分與過(guò)程有關(guān)。熱量是過(guò)程量系統(tǒng)可以和外界交換熱量微小熱量：>0表示系統(tǒng)從外界吸熱；總熱量：積分與64熵（Entropy）的定義熵的簡(jiǎn)單引入比參數(shù)[kJ/kg.K]ds:

可逆過(guò)程

qrev除以傳熱時(shí)的T所得的商

廣延量[kJ/K]熵（Entropy）的定義熵的簡(jiǎn)單引入比參數(shù)[kJ/k65熱量與容積變化功能量傳遞方式容積變化功傳熱量性質(zhì)過(guò)程量過(guò)程量

推動(dòng)力壓力p

溫度T標(biāo)志dV,dvdS,ds公式條件準(zhǔn)靜態(tài)或可逆可逆熱量與容積變化功能量傳遞方式容積變化功66循環(huán)過(guò)程——物質(zhì)系統(tǒng)經(jīng)歷一系列狀態(tài)變化過(guò)程又回到初始狀態(tài)，稱這一周而復(fù)始的變化過(guò)程為循環(huán)過(guò)程。熱機(jī)——持續(xù)不斷地將熱轉(zhuǎn)換為功的裝置。工質(zhì)——在熱機(jī)中參與熱功轉(zhuǎn)換的媒介物質(zhì)。1-7熱力循環(huán)PV01243一、循環(huán)概說(shuō)

循環(huán)過(guò)程——物質(zhì)系統(tǒng)經(jīng)1-7熱力循環(huán)PV01243一、循67循環(huán)過(guò)程的特點(diǎn)——經(jīng)一個(gè)循環(huán)后系統(tǒng)的內(nèi)能不變。

凈功

A

=循環(huán)過(guò)程曲線所包圍的面積

V0Aa21QQP循環(huán)過(guò)程的特點(diǎn)——經(jīng)一個(gè)循環(huán)后系統(tǒng)的內(nèi)能不變。V0Aa21Q68熱機(jī)的效率:循環(huán)經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)一般定義:經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)=得到的收獲花費(fèi)的代價(jià)熱機(jī)的效率:循環(huán)經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)一般定義:經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)=得到的收獲花69循環(huán)的經(jīng)濟(jì)性可逆循環(huán)與不可逆循環(huán)全部由可逆過(guò)程組成的循環(huán)為可逆循環(huán)；循環(huán)中有一個(gè)過(guò)程不可逆，即為不可逆循環(huán)。可逆循環(huán)在狀態(tài)參數(shù)坐標(biāo)圖上為一封閉的曲線。循環(huán)的經(jīng)濟(jì)性可逆循環(huán)與不可逆循環(huán)全部由可逆過(guò)程組成的循環(huán)70二、正向循環(huán)定義

把熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的循環(huán)叫正向循環(huán)，也叫動(dòng)力循環(huán)，它使外界得到功熱源冷源熱機(jī)Q2Q1二、正向循環(huán)定義把熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的循環(huán)叫正向循環(huán)，也叫71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?2正循環(huán)的評(píng)價(jià)指標(biāo)正循環(huán)：凈效應(yīng)（對(duì)外作功，吸熱）WnetT1Q1Q2T2動(dòng)力循環(huán)：熱效率正循環(huán)的評(píng)價(jià)指標(biāo)正循環(huán)：凈效應(yīng)（對(duì)外作功，吸熱）WnetT173三、逆向循環(huán)定義

把熱量從低溫?zé)嵩磦鹘o高溫?zé)嵩吹难h(huán)叫逆向循環(huán)，也叫制冷循環(huán)或熱泵循環(huán)，它消耗外界的功熱源冷源熱機(jī)Q2Q1三、逆向循環(huán)定義把熱量從低溫?zé)嵩磦鹘o高溫?zé)嵩吹难h(huán)叫逆向74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?5逆循環(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）WnetT0Q1Q2T2制冷循環(huán)：制冷系數(shù)制熱循環(huán)：制熱系數(shù)逆循環(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）WnetT076本章結(jié)束！本章結(jié)束！77第一章基本概念

教學(xué)目標(biāo):使學(xué)生熟練掌握熱力學(xué)研究的基本概念。知識(shí)點(diǎn)：熱力系統(tǒng)；工質(zhì)熱力狀態(tài)及基本狀態(tài)參數(shù)；平衡狀態(tài)；準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程、可逆過(guò)程；熱力循環(huán)。重點(diǎn)：三種典型的熱力系統(tǒng)；p、v、T三個(gè)狀態(tài)參數(shù)的物理意義；測(cè)溫測(cè)壓裝置；絕對(duì)壓力和相對(duì)壓力的計(jì)算；可逆過(guò)程的判定準(zhǔn)則。難點(diǎn)：使學(xué)生理解并掌握抽象的熱力學(xué)基本概念，是本章的難點(diǎn)。第一章基本概念教學(xué)目標(biāo):使學(xué)生熟練掌握熱力學(xué)研究的基781-1熱能在熱機(jī)中轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的過(guò)程1-1熱能在熱機(jī)中轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)79

內(nèi)燃機(jī)的工作原理圖活塞曲柄連桿機(jī)構(gòu)氣缸內(nèi)燃機(jī)的工作原理圖活塞曲柄連桿機(jī)構(gòu)氣缸80兩沖程內(nèi)燃機(jī)工作過(guò)程進(jìn)氣排氣兩沖程內(nèi)燃機(jī)工作過(guò)程進(jìn)氣排氣81四沖程內(nèi)燃機(jī)工作過(guò)程進(jìn)氣排氣四沖程內(nèi)燃機(jī)工作過(guò)程進(jìn)氣排氣82內(nèi)燃機(jī)（汽油機(jī)）燃?xì)鉄崮軝C(jī)械能燃料化學(xué)能排入大氣壓縮燃燒、膨脹吸氣排氣工作過(guò)程：能量轉(zhuǎn)換：工作物質(zhì)：燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)（汽油機(jī)）燃?xì)鈾C(jī)械能燃料排入大氣壓縮吸氣工作過(guò)程：能量83蒸汽動(dòng)力裝置流程簡(jiǎn)圖蒸汽動(dòng)力裝置流程簡(jiǎn)圖550℃過(guò)熱器鍋爐給水泵冷凝器冷卻水汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)QQ12W20℃高溫高壓蒸汽Wp蒸汽動(dòng)力裝置流程簡(jiǎn)圖蒸汽動(dòng)力裝置流程簡(jiǎn)圖550℃過(guò)鍋給水泵冷84汽輪機(jī)水泵冷凝器鍋爐1-2簡(jiǎn)單蒸汽動(dòng)力循環(huán)過(guò)程圖鍋爐(熱源):燃料燃燒產(chǎn)生熱量,將水變成蒸汽(吸熱過(guò)程)汽輪機(jī):將蒸汽攜帶的熱能→動(dòng)能→轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)機(jī)械能(對(duì)外作功過(guò)程)冷凝器(冷源):將作功后的低溫低壓蒸汽凝結(jié)成水(對(duì)外放熱過(guò)程)水泵:提高水的壓力,將水送入鍋爐(消耗外功)工質(zhì):水問(wèn)題:由哪些典型過(guò)程組成?汽輪機(jī)水泵冷凝器鍋爐1-2簡(jiǎn)單蒸汽動(dòng)力循環(huán)過(guò)程圖鍋爐85熱動(dòng)力裝置工作過(guò)程的共同點(diǎn):1.從高溫?zé)嵩次鼰?吸熱過(guò)程)2.將其中一部分轉(zhuǎn)變?yōu)楣?對(duì)外作功過(guò)程)3.將其余部分傳給低溫?zé)嵩?對(duì)外放熱過(guò)程)4.工質(zhì)提高壓力需要耗功(消耗外功)熱動(dòng)力裝置工作過(guò)程的共同點(diǎn):861-2熱力系（或稱熱力系統(tǒng)）

一、熱力系的定義

通常根據(jù)所研究問(wèn)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)的研究對(duì)象。這種空間內(nèi)的物質(zhì)的總和稱為熱力學(xué)系統(tǒng),簡(jiǎn)稱為系統(tǒng)或熱力系。系統(tǒng)以外的一切物質(zhì)統(tǒng)稱為外界。系統(tǒng)與外界的界面稱為邊界。系統(tǒng)與外界之間，通過(guò)邊界進(jìn)行能量的傳遞與物質(zhì)的遷移。1-2熱力系（或稱熱力系統(tǒng)）一、熱力系的定義87界面的特性:可以是真實(shí)的，也可以是虛擬的；可以是固定的，也可以是運(yùn)動(dòng)的。界面的特性:可以是真實(shí)的，88界面熱源外界外界熱力系統(tǒng)熱力系、界面、外界例Ⅰ研究氣缸中的氣體。是什么熱力系？界面熱外界外界熱力系統(tǒng)熱力系、界面、外界例Ⅰ研究氣缸中的氣體89熱力系、界面、外界界面熱源外界外界熱力系統(tǒng)續(xù)4熱力系、界面、外界界面熱外界外界熱力系統(tǒng)續(xù)490熱力系、界面、外界界面熱源外界外界熱力系統(tǒng)續(xù)4熱力系、界面、外界界面熱外界外界熱力系統(tǒng)續(xù)491界面熱源外界外界熱力系統(tǒng)續(xù)4熱力系、界面、外界界面熱外界外界熱力系統(tǒng)續(xù)4熱力系、界面、外界92界面熱源外界外界熱力系統(tǒng)熱力系、界面、外界續(xù)4界面熱外界外界熱力系統(tǒng)熱力系、界面、外界續(xù)493系統(tǒng)系統(tǒng)界面熱力系、界面、外界例Ⅱ研究氣缸中的氣體(打開(kāi)閥門(mén))。是什么熱力系？系統(tǒng)系統(tǒng)界面熱力系、界面、外界例Ⅱ研究氣缸中的氣體(94系統(tǒng)界面外界外界熱力系、界面、外界例Ⅲ系統(tǒng)界面外界外界熱力系、界面、外界例Ⅲ95熱力系、界面、外例Ⅳ系統(tǒng)界面熱力系、界面、外例Ⅳ系統(tǒng)界面96熱二、熱力系統(tǒng)的分類物質(zhì)功功熱物質(zhì)物質(zhì)功物質(zhì)絕熱熱力系孤立熱力系閉口熱力系開(kāi)口熱力系(一)按系統(tǒng)與外界之間的相互聯(lián)系劃分：1.閉口系—與外界無(wú)物質(zhì)交換的熱力系。2.開(kāi)口系—與外界有物質(zhì)交換的熱力系。3.絕熱系—與外界無(wú)熱量交換的熱力系。4.孤立系—與外界無(wú)任何聯(lián)系的熱力系。熱二、熱力系統(tǒng)的分類物質(zhì)功功熱物質(zhì)物質(zhì)功物質(zhì)絕熱熱力系孤立熱97閉口熱力系閉口熱力系98開(kāi)口熱力系開(kāi)口熱力系99開(kāi)口舉例熱力系（管道）穩(wěn)定流動(dòng)開(kāi)口系統(tǒng)開(kāi)口舉例熱力系（管道）穩(wěn)定流動(dòng)開(kāi)口系統(tǒng)100開(kāi)口熱力系續(xù)15開(kāi)口熱力系續(xù)15101開(kāi)口熱力系（鍋爐示意圖）來(lái)自水泵過(guò)熱器爐墻蒸發(fā)管去汽輪機(jī)燃料與空氣開(kāi)口熱力系（鍋爐示意圖）來(lái)自水泵過(guò)熱器爐墻蒸發(fā)管去汽輪機(jī)燃料102鍋爐的簡(jiǎn)化熱力學(xué)分析模型(主要考慮蒸汽的發(fā)生)熱力系熱量（熱源）(高溫蒸汽)物質(zhì)(鍋爐給水)物質(zhì)鍋爐的簡(jiǎn)化熱力學(xué)分析模型鍋爐的簡(jiǎn)化熱力學(xué)分析模型熱力系熱量（熱源）(高溫蒸汽)物質(zhì)103開(kāi)口熱力系汽輪機(jī)去凝汽器調(diào)速器來(lái)自鍋爐噴管葉片汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)開(kāi)口熱力系汽輪機(jī)示意圖開(kāi)口熱力系汽輪機(jī)去凝汽器調(diào)速器來(lái)自鍋爐噴管葉片汽輪機(jī)104軸功（水蒸汽）物質(zhì)汽輪機(jī)的簡(jiǎn)化熱力學(xué)分析模型熱力系（水蒸汽）物質(zhì)汽輪機(jī)的簡(jiǎn)化熱力學(xué)分析模型軸功（水蒸汽）物質(zhì)汽輪機(jī)的簡(jiǎn)化熱力學(xué)分析模型熱力系（水蒸汽）105來(lái)自汽輪機(jī)的水蒸汽去水泵的凝結(jié)水冷卻水冷卻水開(kāi)口熱力系（冷凝器）來(lái)自汽輪機(jī)的水蒸汽去水泵的凝結(jié)水冷卻水冷卻水開(kāi)口熱力系（冷凝106(凝結(jié)水）

物質(zhì)蒸汽放熱給冷卻水冷凝器的簡(jiǎn)化熱力學(xué)分析模型熱力系（水蒸汽）物質(zhì)冷凝器的簡(jiǎn)化熱力學(xué)分析模型

(主要考慮蒸汽的凝結(jié))(凝結(jié)水）物質(zhì)蒸汽放熱給冷卻水冷凝器的簡(jiǎn)化熱力學(xué)分析模型熱107蒸汽動(dòng)力裝置流程簡(jiǎn)圖蒸汽動(dòng)力裝置流程簡(jiǎn)圖蒸汽動(dòng)力裝置流程簡(jiǎn)圖蒸汽動(dòng)力裝置流程簡(jiǎn)圖108冷卻水帶走熱量（工質(zhì)放熱量）向外輸出功（汽輪機(jī)）（水泵耗功）（工質(zhì)吸熱量）蒸汽動(dòng)力裝置的簡(jiǎn)化熱力學(xué)分析模型熱力系向系統(tǒng)輸入功熱源供熱蒸汽動(dòng)力裝置的簡(jiǎn)化熱力學(xué)分析模型冷卻水帶走熱量（工質(zhì)放熱量）向外輸出功（汽輪機(jī)）（水泵耗功）109（二）按照系統(tǒng)內(nèi)部的情況可劃分1.均勻熱力系—系統(tǒng)內(nèi)部各部分化學(xué)成分和物理性質(zhì)都均勻一致的系統(tǒng)，它是由單相組成的。2.非均勻熱力系—由兩個(gè)或兩個(gè)以上的相態(tài)組成的熱力系。3.單元熱力系—由一種化學(xué)成分組成的熱力系。4.多元熱力系—由兩種或兩種以上物質(zhì)組成的熱力系。5.可壓縮系統(tǒng)—由可壓縮流體組成的熱力系。6.簡(jiǎn)單可壓縮系統(tǒng)—與外界只有熱量和機(jī)械功交換的可壓縮系統(tǒng)。熱力系統(tǒng)的分類Ⅱ（二）按照系統(tǒng)內(nèi)部的情況可劃分1.均勻熱力系—系統(tǒng)內(nèi)部各部分1101-3工質(zhì)的熱力學(xué)狀態(tài)及其基本狀態(tài)參數(shù)一、熱力學(xué)狀態(tài)

定義:工質(zhì)在熱力變化過(guò)程中某一瞬間所呈現(xiàn)的全部宏觀物理狀況。二、平衡狀態(tài)的描述在不受外界影響（重力場(chǎng)除外）的條件下，如果系統(tǒng)宏觀特性不隨時(shí)間變化，則該系統(tǒng)所處的狀態(tài)稱為平衡狀態(tài)。狀態(tài)和平衡狀態(tài)實(shí)現(xiàn)平衡的充要條件：無(wú)內(nèi)部、外部勢(shì)差。1-3工質(zhì)的熱力學(xué)狀態(tài)及其基本狀態(tài)參數(shù)一、熱力學(xué)狀態(tài)二、111描述工質(zhì)宏觀特性的物理量稱為狀態(tài)參數(shù)。２.熱力學(xué)中常用的狀態(tài)參數(shù)溫度、壓力、比容、熱力學(xué)能（內(nèi)能）、焓、熵。１.狀態(tài)參數(shù)的數(shù)學(xué)特性或如果某物理量具有上述數(shù)學(xué)特性，它就是狀態(tài)參數(shù)。三、狀態(tài)參數(shù)描述工質(zhì)宏觀特性的物理量稱為狀態(tài)參數(shù)。２.熱力學(xué)中常用的狀態(tài)112３.狀態(tài)參數(shù)的分類

①基本狀態(tài)參數(shù)能夠用儀器儀表直接或間接測(cè)量的參數(shù)稱為┄。②導(dǎo)出狀態(tài)參數(shù)不能用儀器儀表直接或間接測(cè)量的參數(shù)稱為┄。如：溫度、壓力、比容如：熱力學(xué)（內(nèi)能）、焓、熵。１）按能否用儀器或儀表進(jìn)行直接或間接測(cè)量劃分３.狀態(tài)參數(shù)的分類①基本狀態(tài)參數(shù)②導(dǎo)出狀態(tài)參數(shù)113２）按與系統(tǒng)內(nèi)包含物質(zhì)多少有無(wú)關(guān)系劃分①?gòu)?qiáng)度參數(shù)——與系統(tǒng)內(nèi)包含物質(zhì)的多少無(wú)關(guān)。②廣延參數(shù)——與系統(tǒng)內(nèi)包含物質(zhì)的多少有關(guān)。如：溫度、壓力、比容、比內(nèi)能、比焓、比熵等。如：總內(nèi)能、總焓、總熵等。２）按與系統(tǒng)內(nèi)包含物質(zhì)多少有無(wú)關(guān)系劃分①?gòu)?qiáng)度參數(shù)——與系統(tǒng)內(nèi)114四、基本狀態(tài)參數(shù)１.比容、密度和重度①比容單位質(zhì)量物質(zhì)所占有的容積，稱為比容。表達(dá)式②密度單位容積的物質(zhì)所具有的質(zhì)量，稱為密度。表達(dá)式表達(dá)式③重度單位容積內(nèi)所含有物質(zhì)的重量，稱為重度。四、基本狀態(tài)參數(shù)１.比容、密度和重度①比容單位質(zhì)量物質(zhì)115２.壓力熱力系的單位面積上所受到的垂直作用力。表達(dá)式或上式計(jì)算出的是熱力系的真實(shí)壓力稱為絕對(duì)壓力

p。由壓力表測(cè)量出來(lái)的壓力稱為表壓力

pg。由氣壓計(jì)測(cè)量出來(lái)的壓力稱為大氣壓力

pb。表壓力pg、大氣壓力pb和絕對(duì)壓力p之間的關(guān)系如下：常用的壓力單位間的關(guān)系２.壓力熱力系的單位面積上所受到的垂直作用力。表達(dá)式或上116U形管式壓力計(jì)示意圖真空度U形管式壓力計(jì)示意圖U形管式壓力計(jì)示意圖真空度U形管式壓力計(jì)示意圖1173.溫度１）熱力學(xué)第零定律與第三個(gè)系統(tǒng)處于熱平衡的系統(tǒng)，彼此也處于熱平衡。２）溫度將描述熱平衡的這一宏觀特性的物理量，稱為溫度。３）溫標(biāo)為進(jìn)行溫度測(cè)量，需要有溫度的數(shù)值表示方法，測(cè)量溫度的標(biāo)尺稱為溫標(biāo)。建立任何一種溫標(biāo)都要選擇測(cè)溫物質(zhì)及其物質(zhì)的特性、規(guī)定溫標(biāo)的基準(zhǔn)點(diǎn)及分度方法。狀態(tài)參數(shù)溫度3.溫度１）熱力學(xué)第零定律２）溫度３）溫標(biāo)建立任何一種溫標(biāo)都118②熱力學(xué)溫標(biāo)ＴＫ常用的溫標(biāo)①攝氏溫標(biāo)

t℃基準(zhǔn)點(diǎn)：標(biāo)準(zhǔn)大氣壓力下純水的冰點(diǎn)和沸點(diǎn)溫度為基準(zhǔn)點(diǎn)，規(guī)定冰點(diǎn)溫度為0℃。沸點(diǎn)溫度為100℃。分度方法：認(rèn)定測(cè)溫物質(zhì)的測(cè)溫屬性隨溫度的變化是線性的。0℃與100℃這兩個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)之間分成100等分,每一等分為1度?；鶞?zhǔn)點(diǎn)：純水的汽、液、固三相平衡共存的狀態(tài)點(diǎn)(三相點(diǎn))為基準(zhǔn)點(diǎn)，并規(guī)定它的溫度為273.16K。

t=T—273.15熱力學(xué)溫標(biāo)與攝氏溫標(biāo)之間的關(guān)系：常用的溫標(biāo)②熱力學(xué)溫標(biāo)ＴＫ常用的溫標(biāo)①攝氏溫標(biāo)t℃基準(zhǔn)點(diǎn)：標(biāo)準(zhǔn)119常用溫標(biāo)絕對(duì)K攝氏℃

華氏F100373.150.01273.160273.15-17.80-273.1521237.8100032-459.670冰熔點(diǎn)水三相點(diǎn)鹽水熔點(diǎn)發(fā)燒水沸點(diǎn)常用溫標(biāo)絕對(duì)K攝氏℃華氏F100373.150.012731201-4平衡狀態(tài),狀態(tài)方程,坐標(biāo)圖一、平衡狀態(tài)定義:一個(gè)熱力系,如果在不受外界影響下,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)稱為平衡狀態(tài).熱平衡狀態(tài)力平衡狀態(tài)化學(xué)平衡狀態(tài)問(wèn)題：如何定量描述工質(zhì)的狀態(tài)？1-4平衡狀態(tài),狀態(tài)方程,坐標(biāo)圖一、平衡狀態(tài)問(wèn)題：如何定121平衡與穩(wěn)定穩(wěn)定：參數(shù)不隨時(shí)間變化穩(wěn)定不一定平衡，但平衡一定穩(wěn)定平衡與穩(wěn)定穩(wěn)定：參數(shù)不隨時(shí)間變化穩(wěn)定不一定平衡，但平衡一定穩(wěn)122平衡與均勻平衡：時(shí)間上均勻：空間上平衡不一定均勻，單相平衡態(tài)則一定是均勻的平衡與均勻平衡：時(shí)間上平衡不一定均勻，單相平衡態(tài)則一定是均勻123二、狀態(tài)方程對(duì)于簡(jiǎn)單可壓縮系統(tǒng),狀態(tài)方程:或三、狀態(tài)參數(shù)坐標(biāo)圖1反映工質(zhì)處于平衡狀態(tài)時(shí)基本狀態(tài)參數(shù)之間的關(guān)系式，稱為狀態(tài)方程。二、狀態(tài)方程對(duì)于簡(jiǎn)單可壓縮系統(tǒng),狀態(tài)方程:或三、狀態(tài)參數(shù)坐標(biāo)1241-5工質(zhì)的狀態(tài)變化過(guò)程1系統(tǒng)狀態(tài)的連續(xù)變化稱為系統(tǒng)經(jīng)歷了一個(gè)熱力過(guò)程簡(jiǎn)稱過(guò)程。12pv21-5工質(zhì)的狀態(tài)變化過(guò)程1系統(tǒng)狀態(tài)的連續(xù)變化稱為系統(tǒng)經(jīng)歷1251一、準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程(準(zhǔn)平衡過(guò)程)1、針閥的開(kāi)度非常?。é→0），內(nèi)部無(wú)壓差；過(guò)程實(shí)施的假設(shè)條件：4、活塞與汽缸壁無(wú)摩擦；5、在任何時(shí)刻，工質(zhì)1的內(nèi)部是均勻的。2、工質(zhì)內(nèi)部無(wú)溫差；3、工質(zhì)內(nèi)部無(wú)化學(xué)反應(yīng)；1一、準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程(準(zhǔn)平衡過(guò)程)1、針閥的開(kāi)度非常?。é→012612v21p一、準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程(準(zhǔn)平衡過(guò)程)212v21p一、準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程(準(zhǔn)平衡過(guò)程)2127

準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程:若過(guò)程進(jìn)行得很緩慢,工質(zhì)在平衡被破壞后自動(dòng)回復(fù)平衡所需要的時(shí)間(即所謂的弛豫時(shí)間)又短,工質(zhì)有足夠的時(shí)間來(lái)恢復(fù)平衡,隨時(shí)都不致于顯著偏離平衡狀態(tài),這樣的過(guò)程稱為準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程。

準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程又稱為準(zhǔn)平衡過(guò)程。只有準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程才能在坐標(biāo)圖中用連續(xù)曲線表示。

實(shí)際過(guò)程都是不平衡的。準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程:若過(guò)程進(jìn)行得很緩慢,工質(zhì)在平衡被128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？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129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)程準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程的工程條件破壞平衡所需時(shí)間恢復(fù)平衡所需時(shí)間>>有足130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。“突然”“緩慢”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)/分活塞運(yùn)動(dòng)131可逆過(guò)程的描述：系統(tǒng)經(jīng)歷一個(gè)過(guò)程后，如令過(guò)程逆行而能使系統(tǒng)與外界同時(shí)恢復(fù)到初始狀態(tài)而不留下任何痕跡，則此過(guò)程稱為可逆過(guò)程。可逆過(guò)程的描述注意：可逆過(guò)程只是指可能性，并不是指必須要回到初態(tài)的過(guò)程。二、可逆過(guò)程可逆過(guò)程的描述：可逆過(guò)程的描述注意：可逆過(guò)程只是指可能性，并132可逆過(guò)程的實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程+無(wú)耗散效應(yīng)=可逆過(guò)程無(wú)不平衡勢(shì)差通過(guò)摩擦使功變熱的效應(yīng)(摩阻，電阻，非彈性變性，磁阻等）不平衡勢(shì)差

不可逆根源耗散效應(yīng)

耗散效應(yīng)可逆過(guò)程的實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程+無(wú)耗散效應(yīng)133典型的不可逆過(guò)程不等溫傳熱節(jié)流過(guò)程(閥門(mén)）自由膨脹混合過(guò)程典型的不可逆過(guò)程不等溫傳熱節(jié)流過(guò)程自由膨脹混合過(guò)程134可逆過(guò)程與準(zhǔn)平衡過(guò)程的區(qū)別：1.可逆過(guò)程一定是準(zhǔn)平衡過(guò)程；2.準(zhǔn)平衡過(guò)程不一定是可逆過(guò)程。實(shí)際過(guò)程都是不可逆過(guò)程！可逆過(guò)程與準(zhǔn)平衡過(guò)程的區(qū)別：1.可逆過(guò)程一定是準(zhǔn)平衡過(guò)程；2135三、循環(huán)過(guò)程工質(zhì)從一個(gè)狀態(tài)出發(fā)經(jīng)過(guò)一系列的狀態(tài)變化又回到了原來(lái)的狀態(tài)稱之經(jīng)歷了一個(gè)熱力循環(huán)。v1pvp可逆循環(huán)不可逆循環(huán)循環(huán)過(guò)程及在坐標(biāo)圖上的表示三、循環(huán)過(guò)程工質(zhì)從一個(gè)狀態(tài)出發(fā)經(jīng)過(guò)一系列的狀態(tài)變化又回到了原1361-6過(guò)程功和熱量一、功的定義定義:力和力的方向上位移的乘積.對(duì)于過(guò)程1-2:

符號(hào)約定:熱力系統(tǒng)對(duì)外輸出功為正,外界對(duì)系統(tǒng)作功為負(fù).

1-6過(guò)程功和熱量一、功的定義對(duì)于過(guò)程1-2:符137二、可逆過(guò)程的功

二、可逆過(guò)程的功138功有何性質(zhì)?1.是過(guò)程量,不是狀態(tài)量2.其大小與初、終狀態(tài)有關(guān),也與路徑有關(guān)v1p2ab功有何性質(zhì)?1.是過(guò)程量,不是