工程熱力學基本知識

1、為什么有的機械省油？有的機械費油,為什么有的汽車加速性能好？有的差,為什么有的機械或車輛舒適性差？有的好,什么因素影響制動性能,我們通過對工程機械性能及影響因素的研究，從,中找出提高性能的方法,第,0,章,工程熱力學基本知識,第一節(jié),基本概念,一、熱力系統(tǒng),1,系統(tǒng),system,與邊界,boundary,熱力系統(tǒng),熱力系、系統(tǒng),人為分割出來，作為,熱力學研究對象的有限物質系統(tǒng),系統(tǒng),外界,系統(tǒng)以外的所有物質,邊界,界面,系統(tǒng)與外界的分界面,邊界特性,真實、虛構,固定、活動,第,0,章,工程熱力學基本知識,第一節(jié),基本概念,一、熱力系統(tǒng),1,系統(tǒng),system,與邊界,boundary,第,0

2、,章,工程熱力學基本知識,第一節(jié),基本概念,一、熱力系統(tǒng),熱力系統(tǒng)分類以系統(tǒng)與外界關系劃分,是否傳質,開口系,閉口系,是否傳熱,非絕熱系,絕熱系,是否傳功,非絕功系,絕功系,是否傳熱、功、質,非孤立系,孤立系,1,系統(tǒng),system,與邊界,boundary,第,0,章,工程熱力學基本知識,第一節(jié),基本概念,一、熱力系統(tǒng),2,工質,定義,實現(xiàn)熱能和機械能相互轉化的媒介物質,對工質的要求,1,膨脹性,2,流動性,3,熱容量,4,穩(wěn)定性，安全性,5,對環(huán)境友善,6,價廉，易大量獲取,物質三態(tài)中,氣態(tài),最適宜,第,0,章,工程熱力學基本知識,第一節(jié),基本概念,一、熱力系統(tǒng),3,熱源,定義：工質從中吸

3、取或向之排出熱能的物質系統(tǒng),高溫熱源（熱源,heat,source,低溫熱源（冷源,heat,sink,恒溫熱源,constant,heat,reservoir,變溫熱源,第,0,章,工程熱力學基本知識,第一節(jié),基本概念,二、氣體狀態(tài)參數(shù)與狀態(tài)方程,1,溫度與溫標,溫度是表征物體冷熱程度的物理量。溫度的,數(shù)值表示被稱為溫標,攝氏溫標：代表符號為,t,單位,開氏溫標（絕對溫標）：代表符號為,T,單位,為,K,T=t+273,15,華氏溫標：T = 1.8t + 32,你所知道的最高溫度和最低溫度是多少,第,0,章,工程熱力學基本知識,第一節(jié),基本概念,二、氣體狀態(tài)參數(shù)與狀態(tài)方程,2,壓力,氣體壓

4、力是分子撞擊容器內壁的結果，代表符,號,P,壓力的單位是什么,相對壓力？絕對壓力？真空度,第,0,章,工程熱力學基本知識,表壓力,p,e,真空度,p,v,p,0,p,e,p,p,v,當,p,p,0,當,p,p,0,p,e,p,p,p,0,v,p,p,p,0,第一節(jié),基本概念,二、氣體狀態(tài)參數(shù)與狀態(tài)方程,2,壓力,第,0,章,工程熱力學基本知識,第一節(jié),基本概念,二、氣體狀態(tài)參數(shù)與狀態(tài)方程,3,比容,單位質量物質所占的容積，稱為比容，代表符,號,V,單位,m,3,kg,第,0,章,工程熱力學基本知識,第一節(jié),基本概念,二、氣體狀態(tài)參數(shù)與狀態(tài)方程,4,理想氣體狀態(tài)方程,R,T,pv,R,T,v,p

5、,T,v,p,2,2,2,1,1,1,第,0,章,工程熱力學基本知識,第一節(jié),基本概念,三、比熱與絕熱指數(shù),單位體積或質量的物體（物質）溫度升高1所需的,熱量,不同的物質比熱不同，同一種物質在不同狀態(tài)、不同,的熱力過程中，比熱也不同,問題：在定壓狀態(tài)下加熱,1,公斤氣體升高,1,定容狀,態(tài)下加熱升高1，哪種需要的熱量多,R,c,c,v,p,v,p,c,c,k,第,0,章,工程熱力學基本知識,第一節(jié),基本概念,四、熵及溫熵圖,熱力過程時的溫度,熵是導出的一個狀態(tài)參數(shù)，它的定義式是,T,dq,ds,系統(tǒng)與外界交換的（微元）熱量,第,0,章,工程熱力學基本知識,第一節(jié),基本概念,四、熵及溫熵圖,溫熵

6、圖：溫熵圖也叫示熱圖。在該圖中可以看出,工質在循環(huán)過程中放熱或者吸熱的情況,Tds,dq,s,f,T,ds,s,f,q,s,s,2,1,第,0,章,工程熱力學基本知識,第一節(jié),基本概念,五、熱力過程,工質參數(shù),P,V,T,的一系列狀態(tài)變化過程稱,為熱力過程,用手推動活塞和放松活塞，加熱氣缸活塞會,向外走，冷卻氣缸活塞向內走，都是一個熱力過,程,P,1,F,P,2,f,P,1,V,1,P,2,V,2,第,0,章,工程熱力學基本知識,第一節(jié),基本概念,六、壓容坐標圖及功量,P,0,V,2,1,d,V,V,V,P,W,P,1,V,1,P,2,V,2,P,1,V,1,P,2,V,2,V,RT,P,W,

7、2,1,d,V,V,V,P,W,由于,用兩個獨立的狀態(tài)參數(shù)可以確定氣,體的狀態(tài),R,T,pv,第,0,章,工程熱力學基本知識,第一節(jié),基本概念,七、循環(huán)和循環(huán)功,循環(huán),循環(huán)是指氣體經過幾個過程又回到其起始的狀態(tài),循環(huán)的整個過程在壓容圖上構成一個閉合的曲線,O,P,2,V,2,P,1,V,1,P1,P2,V1,V2,在這個循環(huán)中，氣體狀態(tài)從起始,狀態(tài),P,1,V,1,到,P,2,V,2,又原路返回到,P,1,V,1,外界對系統(tǒng)作功和系統(tǒng)對外,作功完全相等，凈功為,零,O,P,2,V,2,P,1,V,1,P1,P2,V1,V2,這個循環(huán)中，工質對外作,正,功,系統(tǒng)對外界作了功，系統(tǒng)向外界吸,收了熱

8、量。這個循環(huán)是順時針進行,常稱為,正循環(huán),第,0,章,工程熱力學基本知識,第一節(jié),基本概念,七、循環(huán)和循環(huán)功,W,Q,Q,2,1,2,1,0,Q,Q,W,Q,W,高溫熱源,Q,1,Q,2,低溫熱源,第,0,章,工程熱力學基本知識,第一節(jié),基本概念,七、循環(huán)和循環(huán)功,W,Q,Q,2,1,2,1,0,Q,Q,W,Q,W,高溫熱源,Q,1,Q,2,低溫熱源,1,2,1,1,2,1,1,Q,Q,Q,W,Q,Q,Q,t,第,0,章,工程熱力學基本知識,第一節(jié),基本概念,七、循環(huán)和循環(huán)功,P,V,O,P1,P2,V1,V2,P,2,V,2,P,1,V,1,_,W,高溫熱源,Q,1,Q,2,低溫熱源,這個循環(huán)是逆時針進行，通常稱為,逆循環(huán)。工質對外作負功（外界對系,統(tǒng)作了功），系統(tǒng)向外界放出熱量,W,W,Q,Q,2,1,第,0,章,工程熱力學基本知識,第二節(jié),熱力學基本定律,一、熱力學第一定律,能量守衡定律,W,u,q,熱量可以從一個物體傳遞到另一個物體，也,可以與機械能或其他能量互相轉換，但是在轉,換過程中，能量的總值保持不變,第,0,章,工程熱力學基本知識,第二節(jié),熱力學基本定律,二、熱力學第二定律,1,克勞修斯表述：不可能把熱量從低溫物體傳向高,溫物體而不引起其它變化,不可能