基本概念課件

工程熱力學(xué)機(jī)電工程學(xué)院工程熱力學(xué)1學(xué)習(xí)本課程目的（1）掌握熱力學(xué)基本原理及其應(yīng)用；（2）掌握能量守恒與轉(zhuǎn)換的基礎(chǔ)知識(shí)、基本理論和一般計(jì)算方法，為后繼專業(yè)課程學(xué)習(xí)提供理論準(zhǔn)備；教材和參考數(shù)目1.畢明樹主編；《工程熱力學(xué)》（第二版）；化學(xué)工業(yè)出版社，200８年。2.沈維道，等；《工程熱力學(xué)》（第三版）；高等教育出版社；20013．邱信立，等；《工程熱力學(xué)》（第四版）；中國(guó)建筑工業(yè)出版社；1992．4.朱明善，等；《工程熱力學(xué)》；清華大學(xué)出版社；20015．曾丹苓，等，《工程熱力學(xué)》（第三版）；高等教育出版社；2002學(xué)習(xí)本課程目的教材和參考數(shù)目20.緒論能源的主要形式有：

太陽(yáng)能、風(fēng)能、水力能、地?zé)崮?、生物能?/p>

電磁能、機(jī)械能、電能、化學(xué)能和核能等能量利用實(shí)質(zhì)：能量的傳遞和轉(zhuǎn)換；利用熱能有兩種方式：一種是直接利用：烘干、蒸煮、采暖等；一種是間接利用：轉(zhuǎn)化為動(dòng)力利用；0.緒論3利用最多的能源：化學(xué)能傳統(tǒng)熱力裝置中，能量的轉(zhuǎn)化過(guò)程為化學(xué)能熱能機(jī)械能電能

其能量的轉(zhuǎn)化效率很低，一般不超過(guò)40％，目前世界上最先進(jìn)采用超超臨界發(fā)電技術(shù)，總能源轉(zhuǎn)化效率可達(dá)43.2%新的能量轉(zhuǎn)換過(guò)程：化學(xué)能電能（燃料電池）

太陽(yáng)能電能（光伏發(fā)電）

熱能電能（磁流體）

利用最多的能源：化學(xué)能傳統(tǒng)熱力裝置中，能量的轉(zhuǎn)化過(guò)程為化學(xué)4

0-2熱力學(xué)發(fā)展簡(jiǎn)史

什么是熱力學(xué)1763年，瓦特（英國(guó)人）發(fā)明蒸氣機(jī)，引發(fā)第一次工業(yè)革命；1824，卡諾（法國(guó)人）提出卡諾定理，指出了熱機(jī)（熱變功）的最高效率問(wèn)題；1842，邁耶和焦耳（1850）分別從理論和實(shí)驗(yàn)兩方面提出了熱力學(xué)第一定律——能量守恒定律；1851，開爾文（英）和克勞修斯（德）分別提出了熱力學(xué)第二定律；1906，能斯特提出了熱力學(xué)第三定律，指出絕對(duì)零度不可達(dá)到；1942，凱南提出了有效能概念，指出能量有品質(zhì)

0-2熱力學(xué)發(fā)展簡(jiǎn)史

什么是熱力學(xué)1763年，瓦特（英5以合成氨為例(1)研究對(duì)象——能量轉(zhuǎn)換及利用的規(guī)律，特別是熱能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的規(guī)律和方法；——實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換和利用的設(shè)備（動(dòng)力裝置和制冷裝置）及其工作過(guò)程（熱力過(guò)程）——實(shí)現(xiàn)能量傳遞和轉(zhuǎn)換的物質(zhì)（工質(zhì)）0-3工程熱力學(xué)研究對(duì)象、研究?jī)?nèi)容和研究方法以合成氨為例0-3工程熱力學(xué)研究對(duì)象、研究?jī)?nèi)容和研究方法6（2）研究方法１．一種是宏觀的研究方法，包括熱力學(xué)第一定律和熱力學(xué)第二定律；２．一種是微觀的研究方法，包括從量子力學(xué)出發(fā)的量子熱力學(xué)和從概率統(tǒng)計(jì)學(xué)出發(fā)的統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)。（2）研究方法7（3）主要研究?jī)?nèi)容

1.基本概念與基本定律。特別是熱力學(xué)第一定律和第二定律；2.熱力過(guò)程。包括基本熱力過(guò)程、工質(zhì)流動(dòng)、氣體壓縮和各種熱機(jī)的工作過(guò)程等；3.熱力循環(huán)。包括蒸汽動(dòng)力循環(huán)和氣體動(dòng)力循環(huán)、制冷循環(huán)等；4.工質(zhì)及其熱物性。包括理想氣體、實(shí)際氣體（空氣、水蒸氣、燃?xì)猓?、和各類制冷劑?/p>

（3）主要研究?jī)?nèi)容80-4量綱與單位

物理量的量綱是用來(lái)表示物理量的名稱。1、長(zhǎng)度是距離的量綱；2、質(zhì)量是物質(zhì)所具有量的量綱；3、氣體的溫度是氣體的一種熱力學(xué)量綱?！玖烤V和導(dǎo)出量綱

基本量綱：有獨(dú)立度量單位的量為基本量綱長(zhǎng)度[L]、質(zhì)量[M]、時(shí)間[τ]和溫度[T]導(dǎo)出量綱：由基本量綱導(dǎo)出的量綱0-4量綱與單位9速度的量綱：速度的定義式為速度的量綱為加速度的量綱：加速度的定義式加速度的量綱為量綱可看出物理量的特征和性質(zhì)，以及各物理量之間的關(guān)系。單位是人為規(guī)定的物理量的度量標(biāo)準(zhǔn)。速度的量綱：速度的量綱為加速度的量綱：加速度的量綱為10SI單位制采用七個(gè)物理量作為基本量：長(zhǎng)度、時(shí)間、質(zhì)量、溫度、電流強(qiáng)度、物質(zhì)的量和發(fā)光強(qiáng)度。其相應(yīng)的基本單位分別為m（米）、s（秒）、kg（千克）、K（開）、A（安）、mol（摩爾）、cd（坎）。SI單位制采用七個(gè)物理量作為基本量：長(zhǎng)度、時(shí)11第一章基本概念1-1工質(zhì)和熱力系統(tǒng)1-1-1工質(zhì)定義：實(shí)現(xiàn)熱能和機(jī)械能互相轉(zhuǎn)化的媒介物質(zhì)，稱為工質(zhì)（傳遞能量的載能物質(zhì)）；特點(diǎn)要求：（1）流動(dòng)性；（2）膨脹性。最適宜作工質(zhì)的物質(zhì)是氣體；第一章基本概念1-1工質(zhì)和熱力系統(tǒng)12分析能量轉(zhuǎn)換裝置的工作過(guò)程。以內(nèi)燃機(jī)為例。內(nèi)燃機(jī)的工作過(guò)程主要分成四個(gè)行程。

排氣閥進(jìn)氣閥噴油嘴氣缸活塞分析能量轉(zhuǎn)換裝置的工作過(guò)程。以內(nèi)燃機(jī)為例。內(nèi)燃機(jī)的工作過(guò)程主13其工作過(guò)程存在有以下幾個(gè)特點(diǎn)：1．要實(shí)現(xiàn)熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，必須借助燃?xì)庾鳛槊浇?。工程上將?shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換的媒介物稱之為工質(zhì)。2．能量的轉(zhuǎn)變是通過(guò)工質(zhì)狀態(tài)的連續(xù)變化來(lái)實(shí)現(xiàn)的。工質(zhì)一般都是氣體，體積可顯著的變化。3．供給熱能一部分轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，其余的部分排給了低溫?zé)嵩?。其工作過(guò)程存在有以下幾個(gè)特點(diǎn)：14定義：確定研究對(duì)象，把研究對(duì)象單獨(dú)取出的部分稱為熱力系統(tǒng)。與熱力系統(tǒng)有關(guān)的周圍物體稱為外界。熱力系統(tǒng)與外界的分界面稱為邊界。注意：邊界可以是真實(shí)的，也可以是虛擬的；可以是運(yùn)動(dòng)的，也可以是靜止的；1-1-2熱力系統(tǒng)定義：確定研究對(duì)象，把研究對(duì)象單獨(dú)取出的部分稱為熱力系統(tǒng)。與15（一）熱力系統(tǒng)分類根據(jù)系統(tǒng)與外界的物質(zhì)交換情況分（1）閉口系統(tǒng)（或稱閉系，無(wú)物質(zhì)交換）QW閉口系統(tǒng)又稱控制質(zhì)量系統(tǒng)（一）熱力系統(tǒng)分類根據(jù)系統(tǒng)與外界的物質(zhì)交換情況分QW閉口系統(tǒng)16（2）開口系統(tǒng)（或稱開系，有物質(zhì)交換）QW工質(zhì)流入工質(zhì)流出開口系統(tǒng)又稱控制體積系統(tǒng)。（2）開口系統(tǒng)（或稱開系，有物質(zhì)交換）QW工質(zhì)流入工質(zhì)流出開17根據(jù)系統(tǒng)與外界的能量交換情況分(1)絕熱系統(tǒng)：熱力系與外界無(wú)熱量交換的系統(tǒng)。(2)孤立系統(tǒng)：熱力系與外界既無(wú)能量交換又無(wú)質(zhì)量交換的系統(tǒng)。(3)簡(jiǎn)單熱力系：系統(tǒng)與外界只交換熱量和一種形式的準(zhǔn)靜功。根據(jù)熱力系內(nèi)部狀況劃分（1）單元系：只包含一種化學(xué)成分的物質(zhì)；（2）多元系：包含兩種以上的物質(zhì)；（3）均勻系：系統(tǒng)內(nèi)各部分具有相同的性質(zhì)；（4）非均勻系：根據(jù)系統(tǒng)與外界的能量交換情況分(1)絕熱系統(tǒng)：熱力系與181－2狀態(tài)和狀態(tài)參數(shù)狀態(tài)定義：熱力系統(tǒng)變化過(guò)程中，工質(zhì)在某一瞬間所呈現(xiàn)的宏觀物理狀況。狀態(tài)參數(shù)定義：描述工質(zhì)所處狀態(tài)的宏觀物理量，僅取決于系統(tǒng)某一瞬間的性質(zhì)，是熱力系統(tǒng)狀態(tài)的單值函數(shù)，以工質(zhì)以往經(jīng)歷的過(guò)程無(wú)關(guān)。1－2狀態(tài)和狀態(tài)參數(shù)狀態(tài)19狀態(tài)參數(shù)的性質(zhì)：是狀態(tài)的單值函數(shù)，對(duì)應(yīng)于一定狀態(tài)，狀態(tài)參數(shù)有唯一確定的數(shù)值；與產(chǎn)生狀態(tài)的過(guò)程經(jīng)歷無(wú)關(guān)，數(shù)學(xué)上可表示為

與經(jīng)歷途徑無(wú)關(guān)

經(jīng)歷一個(gè)循環(huán)后，狀態(tài)參數(shù)變化值為0狀態(tài)參數(shù)的性質(zhì)：20狀態(tài)參數(shù)的分類（1）強(qiáng)度量：與所含的物質(zhì)數(shù)量無(wú)關(guān)，不具可加性；（2）尺度量：與所含的物質(zhì)數(shù)量有關(guān)，具有可加性，又稱廣延量；（3）轉(zhuǎn)化強(qiáng)度量：由尺度量轉(zhuǎn)化而來(lái)，具有強(qiáng)度量性質(zhì)，不具可加性。強(qiáng)度量只有在系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)下才有確定值，尺度量則在任意的系統(tǒng)狀態(tài)下均具有確定值。常用狀態(tài)參數(shù)壓力（P）；溫度（T）；體積(V)；內(nèi)能（U）；焓（H）；熵（S）；自由焓（G）其中，P,V,T等量可以通過(guò)儀器直接測(cè)量，稱為基本狀態(tài)參數(shù)狀態(tài)參數(shù)的分類21（一）基本熱力狀態(tài)參數(shù)1．壓力單位面積所受到的垂直作用力稱為壓力。氣體壓力：大量的氣體分子頻繁碰撞容器壁面的統(tǒng)計(jì)結(jié)果。壓力的表示：（1）絕對(duì)壓力：以大氣為基準(zhǔn)測(cè)得的真實(shí)壓力；（一）基本熱力狀態(tài)參數(shù)氣體壓力：大量的氣體分子頻繁碰撞容器壁22（2）相對(duì)壓力或表壓力：以大氣壓為基準(zhǔn)測(cè)得的壓力；其中表示大氣壓力。（3）表壓力/真空度：（2）相對(duì)壓力或表壓力：以大氣壓為23壓力的單位（SI制）：1Pa=1N／m千帕(kPa)或兆帕(MPa)

(1)．巴(bar)1bar=10Pa=0.1MPa=100kPa(2)．毫米汞柱(mmHg)和毫米水柱(mmHO)

式中為液柱高度，為液柱密度。1mmHg=133.322Pa≈133.3Pa1mmH2O=9.80665Pa≈9.81Pa(3)．標(biāo)準(zhǔn)大氣壓(atm)1atm=760mmHg=1.01325×10Pa=1.013bar壓力的單位（SI制）：(1)．巴(bar)式中24(4)．工程大氣壓(at)：1at=1kgf/cm1at=1kgf/cm=10mH2O=9.80665×10Pa=0.980665bar=735.6mmHg(5).PSI（=磅力/英寸2＝bf/in2）(6).托（Torr）：1托＝1mmHg=133.322Pa壓力的測(cè)量——壓力計(jì)常用壓力計(jì)有：彈簧壓力計(jì)，U型管壓力表（液壓和微壓），比托管（高速氣壓）(4)．工程大氣壓(at)：1at=1kgf/cm壓力的測(cè)25

2．溫度溫度是描述熱平衡物體共有宏觀特性的物理量。溫度表示物體的冷熱程度。從分子運(yùn)動(dòng)論看，溫度的微觀本質(zhì)就是物體內(nèi)部分子和原子不規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)的度量。氣體的溫度是氣體分子平均移動(dòng)動(dòng)能的標(biāo)志。物體的溫度越高，其內(nèi)部的熱運(yùn)動(dòng)就越劇烈。2．溫度26溫標(biāo)：溫度的數(shù)值表示方法。常用溫標(biāo)（1）熱力學(xué)溫標(biāo)：用符號(hào)“T”表示，單位是[開爾文]，[K]。規(guī)定純水的汽、液、固三相平衡共存的狀態(tài)點(diǎn)——三相點(diǎn)為基準(zhǔn)點(diǎn)，為273.15K；熱力學(xué)溫標(biāo)為國(guó)際上使用的基本溫標(biāo)。（2）攝氏溫標(biāo)：t，單位為攝氏度，℃。規(guī)定水的冰點(diǎn)為0度，沸點(diǎn)為100度，在冰點(diǎn)和沸點(diǎn)之間劃100等份，每一等分為1攝氏度；（3）華氏溫標(biāo)：規(guī)定，水在1atm條件下的冰點(diǎn)為32度，沸點(diǎn)為212度，在冰點(diǎn)和沸點(diǎn)之間劃180分度，每一分度為1華氏度；單位為F。三種溫標(biāo)之間的關(guān)系為：溫標(biāo)：溫度的數(shù)值表示方法。常用溫標(biāo)273．比體積單位質(zhì)量的工質(zhì)所占的容積，用表示。于是，有比體積越大，密度越小，物質(zhì)分子間的相互作用力就越小。3．比體積28

例（2）一個(gè)新的線性溫度標(biāo)尺(牛頓度，用“N”表示)是這樣來(lái)定義的，即水的冰點(diǎn)和沸分別取為100N和200N。(1)導(dǎo)出用牛頓度表示的溫度和相應(yīng)的開爾文溫標(biāo)上讀出的溫度之間的關(guān)系式；(2)開爾文溫標(biāo)上的絕對(duì)零度在新的標(biāo)尺上為多少N？373K200NTkTN273K100N解：（1）例（2）一個(gè)新的線性溫度標(biāo)尺(牛頓度，用“N29（2）當(dāng)=0K時(shí)，有

0K=+173=－173N（2）當(dāng)=0K時(shí)，有0K=+173301－3．平衡狀態(tài)、狀態(tài)公理及狀態(tài)方程1-3-1平衡狀態(tài)：定義：在沒(méi)有外界影響條件下，系統(tǒng)的各部分性質(zhì)在長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)不發(fā)生變化的狀態(tài)。特點(diǎn)：熱力系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)時(shí)，必須滿足(a)力平衡；(b)熱平衡。系統(tǒng)內(nèi)部之間及系統(tǒng)與外界之間不存在溫差；(c)相平衡?；瘜W(xué)勢(shì)差消失；1－3．平衡狀態(tài)、狀態(tài)公理及狀態(tài)方程311-3-2狀態(tài)方程對(duì)于簡(jiǎn)單可壓縮系統(tǒng)而言，可用2個(gè)獨(dú)立參數(shù)對(duì)系統(tǒng)狀態(tài)加以描述。即，只要已知兩個(gè)獨(dú)立參數(shù)，系統(tǒng)的其它狀態(tài)參數(shù)可通過(guò)它們確定。如，已知p和v，則可得對(duì)于基本狀態(tài)參數(shù)p,v,T，任選一對(duì)作自變量，則第三個(gè)參數(shù)可通過(guò)某種函數(shù)關(guān)系確定。寫成隱函數(shù)形式，有1-3-2狀態(tài)方程321-3-3．狀態(tài)參數(shù)坐標(biāo)圖:常見的狀態(tài)參數(shù)坐標(biāo)圖有圖、圖圖和圖12這種反映了熱力系統(tǒng)基本狀態(tài)參數(shù)之間關(guān)系的表達(dá)式，稱為狀態(tài)方程式1-3-3．狀態(tài)參數(shù)坐標(biāo)圖:12這種反映了熱力系統(tǒng)基本狀331-4工質(zhì)的狀態(tài)變化過(guò)程熱力過(guò)程：工質(zhì)從某一個(gè)狀態(tài)連續(xù)變化到另一狀態(tài)的全部經(jīng)歷，稱為熱力過(guò)程。根據(jù)平衡破壞的速度和平衡重建速度的不同，熱力過(guò)程可分為準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程和非準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程。

非靜態(tài)過(guò)程：平衡破壞快于平衡的重建。準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程：平衡的重建要比平衡的破壞快得多。1-4工質(zhì)的狀態(tài)變化過(guò)程熱力過(guò)程：工質(zhì)從某一個(gè)狀態(tài)連續(xù)變341-4-1準(zhǔn)靜過(guò)程當(dāng)平衡重建的速度遠(yuǎn)大于平衡破壞的速度，則熱力系所經(jīng)歷的一系列中間狀態(tài)都無(wú)限接近于平衡狀態(tài)，則此熱力過(guò)程為準(zhǔn)靜過(guò)程。過(guò)程特點(diǎn)(1)過(guò)程由一系列無(wú)限接近平衡的狀態(tài)組成(2)過(guò)程進(jìn)行中，不存在內(nèi)部不平衡損失準(zhǔn)靜過(guò)程的實(shí)質(zhì)，是系統(tǒng)與外界的不平衡勢(shì)差為無(wú)限小時(shí)所進(jìn)行的極限過(guò)程。1-4-1準(zhǔn)靜過(guò)程35第一章基本概念課件36因此，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)靜過(guò)程的條件是：1、熱力系內(nèi)外的壓差為無(wú)限小△或式中為熱力系內(nèi)部的壓力；為外界環(huán)境的壓力。2、氣體工質(zhì)和外界的溫差為無(wú)限小，即△或式中為熱力系內(nèi)部的壓力；為外界環(huán)境的壓力。因此，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)靜過(guò)程的條件是：37在狀態(tài)參數(shù)坐標(biāo)圖上，準(zhǔn)靜過(guò)程有這么幾個(gè)特性

（1）有定點(diǎn)坐標(biāo)，狀態(tài)參數(shù)值唯一確定；（2）過(guò)程可在熱力狀態(tài)坐標(biāo)圖上用連續(xù)實(shí)線表示；（3）過(guò)程方向可用箭頭表示1BA2pv在狀態(tài)參數(shù)坐標(biāo)圖上，準(zhǔn)靜過(guò)程有這么幾個(gè)特性1BA2pv381-4-2可逆過(guò)程定義：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。這種熱力過(guò)程稱為可逆過(guò)程。反之，不滿足上述條件的過(guò)程稱為不可逆過(guò)程。可逆過(guò)程不僅在工質(zhì)內(nèi)部是可逆的，而且與外部環(huán)境的作用過(guò)程也必須是可逆的。1-4-2可逆過(guò)程39實(shí)現(xiàn)可逆過(guò)程的條件：(1)工質(zhì)與外界保持力的平衡(沒(méi)有任何耗散效應(yīng))；(2)傳熱時(shí)工質(zhì)與外界保持熱的平衡(沒(méi)有溫差。熱力過(guò)程中不存在勢(shì)差，為準(zhǔn)靜過(guò)程)。實(shí)現(xiàn)可逆過(guò)程的條件：40

準(zhǔn)靜過(guò)程和可逆過(guò)程的區(qū)別與聯(lián)系：（1）共同點(diǎn)P16（2）準(zhǔn)靜過(guò)程只著眼于工質(zhì)內(nèi)部的平衡，至于有無(wú)摩擦對(duì)于工質(zhì)內(nèi)部的平衡并無(wú)關(guān)系，準(zhǔn)平衡過(guò)程進(jìn)行時(shí)可能發(fā)生能量的損耗；可逆過(guò)程則是分析工質(zhì)與外界的作用所產(chǎn)生的總效果，不僅要求工質(zhì)內(nèi)部是平衡的，而且要求工質(zhì)與外界的作用可以無(wú)條件地逆復(fù)，過(guò)程進(jìn)行時(shí)不存在任何能量的不可逆損耗。（3）準(zhǔn)靜過(guò)程不一定是可逆過(guò)程，可逆過(guò)程一定是準(zhǔn)靜過(guò)程；可逆過(guò)程是一個(gè)運(yùn)動(dòng)無(wú)摩擦、傳熱無(wú)溫差的內(nèi)部平衡過(guò)程，是一種理想過(guò)程。現(xiàn)實(shí)中的一切自發(fā)發(fā)生的過(guò)程和絕大多數(shù)熱力過(guò)程均為不可逆過(guò)程。準(zhǔn)靜過(guò)程和可逆過(guò)程的區(qū)別與聯(lián)系：411－5

過(guò)程功和熱量1-5-1．功定義：物系間相互作用而傳遞的能量；在力學(xué)中，功的定義為力和力沿作用方向的位移的乘積。可見，功是一個(gè)與作用途徑有關(guān)的量，是過(guò)程量。功的單位為焦耳，用符號(hào)J表示。1J＝1N.m功屬于廣延性參數(shù)，與系統(tǒng)中的質(zhì)量有關(guān)。1－5過(guò)程功和熱量1-5-1．功功的單位為焦耳，用42活塞運(yùn)動(dòng)中，力F完成的總功量為可逆過(guò)程的功上式中，Adx為活塞移動(dòng)dx時(shí)所掃過(guò)的容積，記為dV于是，在熱力過(guò)程12中，工質(zhì)所做的功為寫為活塞運(yùn)動(dòng)中，力F完成的總功量為可逆過(guò)程的功上式中，43工質(zhì)在膨脹過(guò)程中質(zhì)量不變，由于dV=mdv，則每公斤工質(zhì)所作的功就是21pv工質(zhì)在膨脹過(guò)程中質(zhì)量不變，由于dV=mdv，則每公斤工質(zhì)所作44這里，W為工質(zhì)對(duì)活塞所作的總功；為單位質(zhì)量工質(zhì)的膨脹功，即比功，也稱為容積功；在p-v圖上，曲線12下方的面積12341表示了容積功。因此，壓容圖(p-v)也稱為示功圖。壓容圖(p-v)上的一個(gè)點(diǎn)代表一個(gè)狀態(tài);一條曲線代表一個(gè)過(guò)程;與V軸圍成的一塊面積代表了一個(gè)過(guò)程的膨脹功。這里，W為工質(zhì)對(duì)活塞所作的總功；為單位質(zhì)量工質(zhì)的膨脹功，即45當(dāng)氣體膨脹時(shí)，表示氣體對(duì)外作功；當(dāng)氣體被壓縮時(shí)，表示外界對(duì)氣體作功。注意：僅是系統(tǒng)對(duì)外做功（w>0）的必要條件，但不是充要條件。系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)對(duì)外做功，還必須同時(shí)有傳遞功的機(jī)構(gòu)。2.氣體向真空膨脹例題當(dāng)氣體膨脹時(shí)，表示氣體對(duì)外作功；當(dāng)氣體被壓縮時(shí)，表示外界對(duì)氣461-5-2熱量定義：系統(tǒng)與外界依靠溫差傳遞的能量稱為熱量。熱量即是在傳熱過(guò)程中，物體內(nèi)部熱能改變的度量。熱量是與過(guò)程有關(guān)的量，不是狀態(tài)參數(shù)。國(guó)際單位制中，熱量的單位為焦耳(J)或千焦(kJ)；工程單位制中經(jīng)常用卡(cal)或千卡(kcal)。1cal=4.1868J；1kcal=4.1868kJ1-5-2熱量定義：系統(tǒng)與外界依靠溫差傳遞的能量稱為47單位質(zhì)量物體加入或放出的熱量稱為比熱量，用符號(hào)表示，單位為(J/kg)和(kJ/kg)或(cal/kg)和(kcal/kg)。

熱力學(xué)中規(guī)定：熱力系從外界吸熱時(shí)熱量為正值，+Q對(duì)外界放熱時(shí)為負(fù)值。-Q熱量的計(jì)算（1）利用比熱容計(jì)算。c為比熱，其定義為：使單位物量的物體溫度變化1度所需的熱量。單位質(zhì)量物體加入或放出的熱量稱為比熱量，用符號(hào)48（2）根據(jù)熱力學(xué)定義計(jì)算。和對(duì)于可逆過(guò)程，在T-S圖上，q=面積1234121ST34因此，T-S圖又稱為示熱圖。顯然若系統(tǒng)吸熱，若系統(tǒng)放熱，熱量與功量的區(qū)別與聯(lián)系（1）兩者都是能量傳遞的度量，都是過(guò)程量；（2）功是有規(guī)則的宏觀運(yùn)動(dòng)能量的傳遞，做功過(guò)程往往伴隨著能量形態(tài)的轉(zhuǎn)化；但傳熱過(guò)程中則不伴隨著能量形態(tài)的轉(zhuǎn)化。（2）根據(jù)熱力學(xué)定義計(jì)算。和21ST491-6熱力循環(huán)定義：工質(zhì)從某一狀態(tài)經(jīng)過(guò)一連串的狀態(tài)變化過(guò)程，又回復(fù)到原來(lái)狀態(tài)。即為封閉的熱力過(guò)程。熱力循環(huán)可在p-v圖上用一封閉的曲線表示。工質(zhì)在經(jīng)歷了一個(gè)循環(huán)后狀態(tài)的變化量為零。1-6熱力循環(huán)定義：工質(zhì)從某一狀態(tài)經(jīng)過(guò)一連串的狀態(tài)501234pv

循環(huán)分類：根據(jù)過(guò)程是否可逆，可分為可逆循環(huán)和不可逆循環(huán)；可逆循環(huán)：熱力循環(huán)全部由可逆過(guò)程組成；不可逆循環(huán)：熱力循環(huán)全部或部分由不可逆過(guò)程組成。

根據(jù)過(guò)程進(jìn)行的方向，又可分為正循環(huán)和逆循環(huán)。(1)正循環(huán)。循環(huán)方向?yàn)轫槙r(shí)針，又稱為熱機(jī)循環(huán)。(2)逆循環(huán)。循環(huán)方向逆時(shí)針，又稱為制冷機(jī)（或熱泵）循環(huán)；1234pv循環(huán)分類：根據(jù)過(guò)程是否可逆，可分為可逆51高溫?zé)嵩吹蜏責(zé)嵩吹蜏責(zé)嵩锤邷責(zé)嵩碤1Q2Q1Q2WW制冷機(jī)熱機(jī)熱力循環(huán)中所關(guān)心的是循環(huán)作功量或耗功量高溫?zé)嵩吹蜏責(zé)嵩吹蜏責(zé)嵩锤邷責(zé)嵩碤152經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)用工作系數(shù)表示：1、熱機(jī)循環(huán)經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)用熱效率表示：工作系數(shù)=得到的收益花費(fèi)的代價(jià)式中，是循環(huán)對(duì)外界作出的功量，是從高溫?zé)嵩次盏臒崃俊＝?jīng)濟(jì)性指標(biāo)用工作系數(shù)表示：1、熱機(jī)循環(huán)經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)用熱效率表示532．制冷循環(huán)的經(jīng)濟(jì)性用制冷系數(shù)來(lái)衡量，

式中，是該循環(huán)從低溫?zé)嵩?冷庫(kù))取出的熱量，為所耗費(fèi)的功。3．熱泵循環(huán)的經(jīng)濟(jì)性用供熱系數(shù)來(lái)衡量，

式中，為熱泵循環(huán)給高溫?zé)嵩?供暖的房間)提供的熱量，為所耗的功量。2．制冷循環(huán)的經(jīng)濟(jì)性用制冷系數(shù)來(lái)衡量，54。習(xí)題(P18)：思考題4,5習(xí)題6。習(xí)題(P18)：思考題4,5習(xí)題655工程熱力學(xué)機(jī)電工程學(xué)院工程熱力學(xué)56學(xué)習(xí)本課程目的（1）掌握熱力學(xué)基本原理及其應(yīng)用；（2）掌握能量守恒與轉(zhuǎn)換的基礎(chǔ)知識(shí)、基本理論和一般計(jì)算方法，為后繼專業(yè)課程學(xué)習(xí)提供理論準(zhǔn)備；教材和參考數(shù)目1.畢明樹主編；《工程熱力學(xué)》（第二版）；化學(xué)工業(yè)出版社，200８年。2.沈維道，等；《工程熱力學(xué)》（第三版）；高等教育出版社；20013．邱信立，等；《工程熱力學(xué)》（第四版）；中國(guó)建筑工業(yè)出版社；1992．4.朱明善，等；《工程熱力學(xué)》；清華大學(xué)出版社；20015．曾丹苓，等，《工程熱力學(xué)》（第三版）；高等教育出版社；2002學(xué)習(xí)本課程目的教材和參考數(shù)目570.緒論能源的主要形式有：

太陽(yáng)能、風(fēng)能、水力能、地?zé)崮堋⑸锬堋?/p>

電磁能、機(jī)械能、電能、化學(xué)能和核能等能量利用實(shí)質(zhì)：能量的傳遞和轉(zhuǎn)換；利用熱能有兩種方式：一種是直接利用：烘干、蒸煮、采暖等；一種是間接利用：轉(zhuǎn)化為動(dòng)力利用；0.緒論58利用最多的能源：化學(xué)能傳統(tǒng)熱力裝置中，能量的轉(zhuǎn)化過(guò)程為化學(xué)能熱能機(jī)械能電能

其能量的轉(zhuǎn)化效率很低，一般不超過(guò)40％，目前世界上最先進(jìn)采用超超臨界發(fā)電技術(shù)，總能源轉(zhuǎn)化效率可達(dá)43.2%新的能量轉(zhuǎn)換過(guò)程：化學(xué)能電能（燃料電池）

太陽(yáng)能電能（光伏發(fā)電）

熱能電能（磁流體）

利用最多的能源：化學(xué)能傳統(tǒng)熱力裝置中，能量的轉(zhuǎn)化過(guò)程為化學(xué)59

0-2熱力學(xué)發(fā)展簡(jiǎn)史

什么是熱力學(xué)1763年，瓦特（英國(guó)人）發(fā)明蒸氣機(jī)，引發(fā)第一次工業(yè)革命；1824，卡諾（法國(guó)人）提出卡諾定理，指出了熱機(jī)（熱變功）的最高效率問(wèn)題；1842，邁耶和焦耳（1850）分別從理論和實(shí)驗(yàn)兩方面提出了熱力學(xué)第一定律——能量守恒定律；1851，開爾文（英）和克勞修斯（德）分別提出了熱力學(xué)第二定律；1906，能斯特提出了熱力學(xué)第三定律，指出絕對(duì)零度不可達(dá)到；1942，凱南提出了有效能概念，指出能量有品質(zhì)

0-2熱力學(xué)發(fā)展簡(jiǎn)史

什么是熱力學(xué)1763年，瓦特（英60以合成氨為例(1)研究對(duì)象——能量轉(zhuǎn)換及利用的規(guī)律，特別是熱能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的規(guī)律和方法；——實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換和利用的設(shè)備（動(dòng)力裝置和制冷裝置）及其工作過(guò)程（熱力過(guò)程）——實(shí)現(xiàn)能量傳遞和轉(zhuǎn)換的物質(zhì)（工質(zhì)）0-3工程熱力學(xué)研究對(duì)象、研究?jī)?nèi)容和研究方法以合成氨為例0-3工程熱力學(xué)研究對(duì)象、研究?jī)?nèi)容和研究方法61（2）研究方法１．一種是宏觀的研究方法，包括熱力學(xué)第一定律和熱力學(xué)第二定律；２．一種是微觀的研究方法，包括從量子力學(xué)出發(fā)的量子熱力學(xué)和從概率統(tǒng)計(jì)學(xué)出發(fā)的統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)。（2）研究方法62（3）主要研究?jī)?nèi)容

1.基本概念與基本定律。特別是熱力學(xué)第一定律和第二定律；2.熱力過(guò)程。包括基本熱力過(guò)程、工質(zhì)流動(dòng)、氣體壓縮和各種熱機(jī)的工作過(guò)程等；3.熱力循環(huán)。包括蒸汽動(dòng)力循環(huán)和氣體動(dòng)力循環(huán)、制冷循環(huán)等；4.工質(zhì)及其熱物性。包括理想氣體、實(shí)際氣體（空氣、水蒸氣、燃?xì)猓⒑透黝愔评鋭?/p>

（3）主要研究?jī)?nèi)容630-4量綱與單位

物理量的量綱是用來(lái)表示物理量的名稱。1、長(zhǎng)度是距離的量綱；2、質(zhì)量是物質(zhì)所具有量的量綱；3、氣體的溫度是氣體的一種熱力學(xué)量綱。——基本量綱和導(dǎo)出量綱

基本量綱：有獨(dú)立度量單位的量為基本量綱長(zhǎng)度[L]、質(zhì)量[M]、時(shí)間[τ]和溫度[T]導(dǎo)出量綱：由基本量綱導(dǎo)出的量綱0-4量綱與單位64速度的量綱：速度的定義式為速度的量綱為加速度的量綱：加速度的定義式加速度的量綱為量綱可看出物理量的特征和性質(zhì)，以及各物理量之間的關(guān)系。單位是人為規(guī)定的物理量的度量標(biāo)準(zhǔn)。速度的量綱：速度的量綱為加速度的量綱：加速度的量綱為65SI單位制采用七個(gè)物理量作為基本量：長(zhǎng)度、時(shí)間、質(zhì)量、溫度、電流強(qiáng)度、物質(zhì)的量和發(fā)光強(qiáng)度。其相應(yīng)的基本單位分別為m（米）、s（秒）、kg（千克）、K（開）、A（安）、mol（摩爾）、cd（坎）。SI單位制采用七個(gè)物理量作為基本量：長(zhǎng)度、時(shí)66第一章基本概念1-1工質(zhì)和熱力系統(tǒng)1-1-1工質(zhì)定義：實(shí)現(xiàn)熱能和機(jī)械能互相轉(zhuǎn)化的媒介物質(zhì)，稱為工質(zhì)（傳遞能量的載能物質(zhì)）；特點(diǎn)要求：（1）流動(dòng)性；（2）膨脹性。最適宜作工質(zhì)的物質(zhì)是氣體；第一章基本概念1-1工質(zhì)和熱力系統(tǒng)67分析能量轉(zhuǎn)換裝置的工作過(guò)程。以內(nèi)燃機(jī)為例。內(nèi)燃機(jī)的工作過(guò)程主要分成四個(gè)行程。

排氣閥進(jìn)氣閥噴油嘴氣缸活塞分析能量轉(zhuǎn)換裝置的工作過(guò)程。以內(nèi)燃機(jī)為例。內(nèi)燃機(jī)的工作過(guò)程主68其工作過(guò)程存在有以下幾個(gè)特點(diǎn)：1．要實(shí)現(xiàn)熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，必須借助燃?xì)庾鳛槊浇?。工程上將?shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換的媒介物稱之為工質(zhì)。2．能量的轉(zhuǎn)變是通過(guò)工質(zhì)狀態(tài)的連續(xù)變化來(lái)實(shí)現(xiàn)的。工質(zhì)一般都是氣體，體積可顯著的變化。3．供給熱能一部分轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，其余的部分排給了低溫?zé)嵩础Ｆ涔ぷ鬟^(guò)程存在有以下幾個(gè)特點(diǎn)：69定義：確定研究對(duì)象，把研究對(duì)象單獨(dú)取出的部分稱為熱力系統(tǒng)。與熱力系統(tǒng)有關(guān)的周圍物體稱為外界。熱力系統(tǒng)與外界的分界面稱為邊界。注意：邊界可以是真實(shí)的，也可以是虛擬的；可以是運(yùn)動(dòng)的，也可以是靜止的；1-1-2熱力系統(tǒng)定義：確定研究對(duì)象，把研究對(duì)象單獨(dú)取出的部分稱為熱力系統(tǒng)。與70（一）熱力系統(tǒng)分類根據(jù)系統(tǒng)與外界的物質(zhì)交換情況分（1）閉口系統(tǒng)（或稱閉系，無(wú)物質(zhì)交換）QW閉口系統(tǒng)又稱控制質(zhì)量系統(tǒng)（一）熱力系統(tǒng)分類根據(jù)系統(tǒng)與外界的物質(zhì)交換情況分QW閉口系統(tǒng)71（2）開口系統(tǒng)（或稱開系，有物質(zhì)交換）QW工質(zhì)流入工質(zhì)流出開口系統(tǒng)又稱控制體積系統(tǒng)。（2）開口系統(tǒng)（或稱開系，有物質(zhì)交換）QW工質(zhì)流入工質(zhì)流出開72根據(jù)系統(tǒng)與外界的能量交換情況分(1)絕熱系統(tǒng)：熱力系與外界無(wú)熱量交換的系統(tǒng)。(2)孤立系統(tǒng)：熱力系與外界既無(wú)能量交換又無(wú)質(zhì)量交換的系統(tǒng)。(3)簡(jiǎn)單熱力系：系統(tǒng)與外界只交換熱量和一種形式的準(zhǔn)靜功。根據(jù)熱力系內(nèi)部狀況劃分（1）單元系：只包含一種化學(xué)成分的物質(zhì)；（2）多元系：包含兩種以上的物質(zhì)；（3）均勻系：系統(tǒng)內(nèi)各部分具有相同的性質(zhì)；（4）非均勻系：根據(jù)系統(tǒng)與外界的能量交換情況分(1)絕熱系統(tǒng)：熱力系與731－2狀態(tài)和狀態(tài)參數(shù)狀態(tài)定義：熱力系統(tǒng)變化過(guò)程中，工質(zhì)在某一瞬間所呈現(xiàn)的宏觀物理狀況。狀態(tài)參數(shù)定義：描述工質(zhì)所處狀態(tài)的宏觀物理量，僅取決于系統(tǒng)某一瞬間的性質(zhì)，是熱力系統(tǒng)狀態(tài)的單值函數(shù)，以工質(zhì)以往經(jīng)歷的過(guò)程無(wú)關(guān)。1－2狀態(tài)和狀態(tài)參數(shù)狀態(tài)74狀態(tài)參數(shù)的性質(zhì)：是狀態(tài)的單值函數(shù)，對(duì)應(yīng)于一定狀態(tài)，狀態(tài)參數(shù)有唯一確定的數(shù)值；與產(chǎn)生狀態(tài)的過(guò)程經(jīng)歷無(wú)關(guān)，數(shù)學(xué)上可表示為

與經(jīng)歷途徑無(wú)關(guān)

經(jīng)歷一個(gè)循環(huán)后，狀態(tài)參數(shù)變化值為0狀態(tài)參數(shù)的性質(zhì)：75狀態(tài)參數(shù)的分類（1）強(qiáng)度量：與所含的物質(zhì)數(shù)量無(wú)關(guān)，不具可加性；（2）尺度量：與所含的物質(zhì)數(shù)量有關(guān)，具有可加性，又稱廣延量；（3）轉(zhuǎn)化強(qiáng)度量：由尺度量轉(zhuǎn)化而來(lái)，具有強(qiáng)度量性質(zhì)，不具可加性。強(qiáng)度量只有在系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)下才有確定值，尺度量則在任意的系統(tǒng)狀態(tài)下均具有確定值。常用狀態(tài)參數(shù)壓力（P）；溫度（T）；體積(V)；內(nèi)能（U）；焓（H）；熵（S）；自由焓（G）其中，P,V,T等量可以通過(guò)儀器直接測(cè)量，稱為基本狀態(tài)參數(shù)狀態(tài)參數(shù)的分類76（一）基本熱力狀態(tài)參數(shù)1．壓力單位面積所受到的垂直作用力稱為壓力。氣體壓力：大量的氣體分子頻繁碰撞容器壁面的統(tǒng)計(jì)結(jié)果。壓力的表示：（1）絕對(duì)壓力：以大氣為基準(zhǔn)測(cè)得的真實(shí)壓力；（一）基本熱力狀態(tài)參數(shù)氣體壓力：大量的氣體分子頻繁碰撞容器壁77（2）相對(duì)壓力或表壓力：以大氣壓為基準(zhǔn)測(cè)得的壓力；其中表示大氣壓力。（3）表壓力/真空度：（2）相對(duì)壓力或表壓力：以大氣壓為78壓力的單位（SI制）：1Pa=1N／m千帕(kPa)或兆帕(MPa)

(1)．巴(bar)1bar=10Pa=0.1MPa=100kPa(2)．毫米汞柱(mmHg)和毫米水柱(mmHO)

式中為液柱高度，為液柱密度。1mmHg=133.322Pa≈133.3Pa1mmH2O=9.80665Pa≈9.81Pa(3)．標(biāo)準(zhǔn)大氣壓(atm)1atm=760mmHg=1.01325×10Pa=1.013bar壓力的單位（SI制）：(1)．巴(bar)式中79(4)．工程大氣壓(at)：1at=1kgf/cm1at=1kgf/cm=10mH2O=9.80665×10Pa=0.980665bar=735.6mmHg(5).PSI（=磅力/英寸2＝bf/in2）(6).托（Torr）：1托＝1mmHg=133.322Pa壓力的測(cè)量——壓力計(jì)常用壓力計(jì)有：彈簧壓力計(jì)，U型管壓力表（液壓和微壓），比托管（高速氣壓）(4)．工程大氣壓(at)：1at=1kgf/cm壓力的測(cè)80

2．溫度溫度是描述熱平衡物體共有宏觀特性的物理量。溫度表示物體的冷熱程度。從分子運(yùn)動(dòng)論看，溫度的微觀本質(zhì)就是物體內(nèi)部分子和原子不規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)的度量。氣體的溫度是氣體分子平均移動(dòng)動(dòng)能的標(biāo)志。物體的溫度越高，其內(nèi)部的熱運(yùn)動(dòng)就越劇烈。2．溫度81溫標(biāo)：溫度的數(shù)值表示方法。常用溫標(biāo)（1）熱力學(xué)溫標(biāo)：用符號(hào)“T”表示，單位是[開爾文]，[K]。規(guī)定純水的汽、液、固三相平衡共存的狀態(tài)點(diǎn)——三相點(diǎn)為基準(zhǔn)點(diǎn)，為273.15K；熱力學(xué)溫標(biāo)為國(guó)際上使用的基本溫標(biāo)。（2）攝氏溫標(biāo)：t，單位為攝氏度，℃。規(guī)定水的冰點(diǎn)為0度，沸點(diǎn)為100度，在冰點(diǎn)和沸點(diǎn)之間劃100等份，每一等分為1攝氏度；（3）華氏溫標(biāo)：規(guī)定，水在1atm條件下的冰點(diǎn)為32度，沸點(diǎn)為212度，在冰點(diǎn)和沸點(diǎn)之間劃180分度，每一分度為1華氏度；單位為F。三種溫標(biāo)之間的關(guān)系為：溫標(biāo)：溫度的數(shù)值表示方法。常用溫標(biāo)823．比體積單位質(zhì)量的工質(zhì)所占的容積，用表示。于是，有比體積越大，密度越小，物質(zhì)分子間的相互作用力就越小。3．比體積83

例（2）一個(gè)新的線性溫度標(biāo)尺(牛頓度，用“N”表示)是這樣來(lái)定義的，即水的冰點(diǎn)和沸分別取為100N和200N。(1)導(dǎo)出用牛頓度表示的溫度和相應(yīng)的開爾文溫標(biāo)上讀出的溫度之間的關(guān)系式；(2)開爾文溫標(biāo)上的絕對(duì)零度在新的標(biāo)尺上為多少N？373K200NTkTN273K100N解：（1）例（2）一個(gè)新的線性溫度標(biāo)尺(牛頓度，用“N84（2）當(dāng)=0K時(shí)，有

0K=+173=－173N（2）當(dāng)=0K時(shí)，有0K=+173851－3．平衡狀態(tài)、狀態(tài)公理及狀態(tài)方程1-3-1平衡狀態(tài)：定義：在沒(méi)有外界影響條件下，系統(tǒng)的各部分性質(zhì)在長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)不發(fā)生變化的狀態(tài)。特點(diǎn)：熱力系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)時(shí)，必須滿足(a)力平衡；(b)熱平衡。系統(tǒng)內(nèi)部之間及系統(tǒng)與外界之間不存在溫差；(c)相平衡?；瘜W(xué)勢(shì)差消失；1－3．平衡狀態(tài)、狀態(tài)公理及狀態(tài)方程861-3-2狀態(tài)方程對(duì)于簡(jiǎn)單可壓縮系統(tǒng)而言，可用2個(gè)獨(dú)立參數(shù)對(duì)系統(tǒng)狀態(tài)加以描述。即，只要已知兩個(gè)獨(dú)立參數(shù)，系統(tǒng)的其它狀態(tài)參數(shù)可通過(guò)它們確定。如，已知p和v，則可得對(duì)于基本狀態(tài)參數(shù)p,v,T，任選一對(duì)作自變量，則第三個(gè)參數(shù)可通過(guò)某種函數(shù)關(guān)系確定。寫成隱函數(shù)形式，有1-3-2狀態(tài)方程871-3-3．狀態(tài)參數(shù)坐標(biāo)圖:常見的狀態(tài)參數(shù)坐標(biāo)圖有圖、圖圖和圖12這種反映了熱力系統(tǒng)基本狀態(tài)參數(shù)之間關(guān)系的表達(dá)式，稱為狀態(tài)方程式1-3-3．狀態(tài)參數(shù)坐標(biāo)圖:12這種反映了熱力系統(tǒng)基本狀881-4工質(zhì)的狀態(tài)變化過(guò)程熱力過(guò)程：工質(zhì)從某一個(gè)狀態(tài)連續(xù)變化到另一狀態(tài)的全部經(jīng)歷，稱為熱力過(guò)程。根據(jù)平衡破壞的速度和平衡重建速度的不同，熱力過(guò)程可分為準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程和非準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程。

非靜態(tài)過(guò)程：平衡破壞快于平衡的重建。準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程：平衡的重建要比平衡的破壞快得多。1-4工質(zhì)的狀態(tài)變化過(guò)程熱力過(guò)程：工質(zhì)從某一個(gè)狀態(tài)連續(xù)變891-4-1準(zhǔn)靜過(guò)程當(dāng)平衡重建的速度遠(yuǎn)大于平衡破壞的速度，則熱力系所經(jīng)歷的一系列中間狀態(tài)都無(wú)限接近于平衡狀態(tài)，則此熱力過(guò)程為準(zhǔn)靜過(guò)程。過(guò)程特點(diǎn)(1)過(guò)程由一系列無(wú)限接近平衡的狀態(tài)組成(2)過(guò)程進(jìn)行中，不存在內(nèi)部不平衡損失準(zhǔn)靜過(guò)程的實(shí)質(zhì)，是系統(tǒng)與外界的不平衡勢(shì)差為無(wú)限小時(shí)所進(jìn)行的極限過(guò)程。1-4-1準(zhǔn)靜過(guò)程90第一章基本概念課件91因此，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)靜過(guò)程的條件是：1、熱力系內(nèi)外的壓差為無(wú)限小△或式中為熱力系內(nèi)部的壓力；為外界環(huán)境的壓力。2、氣體工質(zhì)和外界的溫差為無(wú)限小，即△或式中為熱力系內(nèi)部的壓力；為外界環(huán)境的壓力。因此，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)靜過(guò)程的條件是：92在狀態(tài)參數(shù)坐標(biāo)圖上，準(zhǔn)靜過(guò)程有這么幾個(gè)特性

（1）有定點(diǎn)坐標(biāo)，狀態(tài)參數(shù)值唯一確定；（2）過(guò)程可在熱力狀態(tài)坐標(biāo)圖上用連續(xù)實(shí)線表示；（3）過(guò)程方向可用箭頭表示1BA2pv在狀態(tài)參數(shù)坐標(biāo)圖上，準(zhǔn)靜過(guò)程有這么幾個(gè)特性1BA2pv931-4-2可逆過(guò)程定義：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。這種熱力過(guò)程稱為可逆過(guò)程。反之，不滿足上述條件的過(guò)程稱為不可逆過(guò)程?？赡孢^(guò)程不僅在工質(zhì)內(nèi)部是可逆的，而且與外部環(huán)境的作用過(guò)程也必須是可逆的。1-4-2可逆過(guò)程94實(shí)現(xiàn)可逆過(guò)程的條件：(1)工質(zhì)與外界保持力的平衡(沒(méi)有任何耗散效應(yīng))；(2)傳熱時(shí)工質(zhì)與外界保持熱的平衡(沒(méi)有溫差。熱力過(guò)程中不存在勢(shì)差，為準(zhǔn)靜過(guò)程)。實(shí)現(xiàn)可逆過(guò)程的條件：95

準(zhǔn)靜過(guò)程和可逆過(guò)程的區(qū)別與聯(lián)系：（1）共同點(diǎn)P16（2）準(zhǔn)靜過(guò)程只著眼于工質(zhì)內(nèi)部的平衡，至于有無(wú)摩擦對(duì)于工質(zhì)內(nèi)部的平衡并無(wú)關(guān)系，準(zhǔn)平衡過(guò)程進(jìn)行時(shí)可能發(fā)生能量的損耗；可逆過(guò)程則是分析工質(zhì)與外界的作用所產(chǎn)生的總效果，不僅要求工質(zhì)內(nèi)部是平衡的，而且要求工質(zhì)與外界的作用可以無(wú)條件地逆復(fù)，過(guò)程進(jìn)行時(shí)不存在任何能量的不可逆損耗。（3）準(zhǔn)靜過(guò)程不一定是可逆過(guò)程，可逆過(guò)程一定是準(zhǔn)靜過(guò)程；可逆過(guò)程是一個(gè)運(yùn)動(dòng)無(wú)摩擦、傳熱無(wú)溫差的內(nèi)部平衡過(guò)程，是一種理想過(guò)程。現(xiàn)實(shí)中的一切自發(fā)發(fā)生的過(guò)程和絕大多數(shù)熱力過(guò)程均為不可逆過(guò)程。準(zhǔn)靜過(guò)程和可逆過(guò)程的區(qū)別與聯(lián)系：961－5

過(guò)程功和熱量1-5-1．功定義：物系間相互作用而傳遞的能量；在力學(xué)中，功的定義為力和力沿作用方向的位移的乘積?？梢姡κ且粋€(gè)與作用途徑有關(guān)的量，是過(guò)程量。功的單位為焦耳，用符號(hào)J表示。1J＝1N.m功屬于廣延性參數(shù)，與系統(tǒng)中的質(zhì)量有關(guān)。1－5過(guò)程功和熱量1-5-1．功功的單位為焦耳，用97活塞運(yùn)動(dòng)中，力F完成的總功量為可逆過(guò)程的功上式中，Adx為活塞移動(dòng)dx時(shí)所掃過(guò)的容積，記為dV于是，在熱力過(guò)程12中，工質(zhì)所做的功為寫為活塞運(yùn)動(dòng)中，力F完成的總功量為可逆過(guò)程的功上式中，98工質(zhì)在膨脹過(guò)程中質(zhì)量不變，由于dV=mdv，則每公斤工質(zhì)所作的功就是21pv工質(zhì)在膨脹過(guò)程中質(zhì)量不變，由于dV=mdv，則每公斤工質(zhì)所作99這里，W為工質(zhì)對(duì)活塞所作的總功；為單位質(zhì)量工質(zhì)的膨脹功，即比功，也稱為容積功；在p-v圖上，曲線12下方的面積12341表示了容積功。因此，壓容圖(p-v)也稱為示功圖。壓容圖(p-v)上的一個(gè)點(diǎn)代表一個(gè)狀態(tài);一條曲線代表一個(gè)過(guò)程;與V軸圍成的一塊面積代表了一個(gè)過(guò)程的膨脹功。這里