工程熱力學(xué)課件第0章緒論

工程熱力學(xué)課件第0章緒論目錄緒論基本概念熱力學(xué)第一定律熱力學(xué)第二定律工程熱力學(xué)與實(shí)際生活的聯(lián)系緒論01010203工程熱力學(xué)是一門研究熱能與機(jī)械能相互轉(zhuǎn)換的學(xué)科，是能源與動力工程、制冷與空調(diào)、汽車工程等專業(yè)的必修基礎(chǔ)課程。課程性質(zhì)培養(yǎng)學(xué)生掌握熱力學(xué)基本原理，理解熱力過程和熱力循環(huán)的規(guī)律，為后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)和工程實(shí)踐打下基礎(chǔ)。課程目標(biāo)包括熱力學(xué)基本概念、熱力學(xué)第一定律、熱力學(xué)第二定律、氣體和液體的熱性質(zhì)、熱力過程和循環(huán)等。課程內(nèi)容課程簡介研究各種能源轉(zhuǎn)換技術(shù)，如燃燒、熱電轉(zhuǎn)換、核能等，提高能源利用效率。能源轉(zhuǎn)換與利用應(yīng)用熱力學(xué)原理研究制冷技術(shù)，開發(fā)高效節(jié)能的空調(diào)系統(tǒng)和設(shè)備。制冷與空調(diào)研究汽車發(fā)動機(jī)工作原理，優(yōu)化燃料燃燒過程，降低排放和提高動力性能。汽車工程研究工業(yè)廢熱回收技術(shù)，開發(fā)高效節(jié)能的環(huán)保設(shè)備，降低環(huán)境污染。環(huán)境工程工程熱力學(xué)的應(yīng)用領(lǐng)域01020304古代人類利用火取暖、烹飪和照明，后來又發(fā)現(xiàn)了蒸汽機(jī)，推動了熱力學(xué)理論的初步發(fā)展。早期發(fā)展18世紀(jì)末至19世紀(jì)初，科學(xué)家們開始系統(tǒng)地研究熱現(xiàn)象，提出了熱力學(xué)的初步理論框架。科學(xué)革命時(shí)期19世紀(jì)中葉至20世紀(jì)初，科學(xué)家們不斷完善和發(fā)展了熱力學(xué)理論，形成了經(jīng)典熱力學(xué)體系。經(jīng)典熱力學(xué)時(shí)期20世紀(jì)以來，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和人類對能源需求的增長，熱力學(xué)在能源利用、環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展等領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛，推動了現(xiàn)代熱力學(xué)的發(fā)展?，F(xiàn)代熱力學(xué)時(shí)期工程熱力學(xué)的發(fā)展歷程基本概念0201定義熱力系統(tǒng)是指被研究的對象，它可以是單個(gè)物體、物體的一部分或多個(gè)物體的組合。02分類根據(jù)系統(tǒng)與外界相互作用的情況，熱力系統(tǒng)可分為封閉系統(tǒng)、敞開系統(tǒng)和隔離系統(tǒng)。03描述描述熱力系統(tǒng)需要確定系統(tǒng)的初始狀態(tài)和邊界條件，以及系統(tǒng)與外界的相互作用。熱力系統(tǒng)定義熱力平衡是指系統(tǒng)中各部分之間沒有宏觀的熱量傳遞和物質(zhì)傳遞，系統(tǒng)內(nèi)部各物理量（如溫度、壓力、體積等）均不隨時(shí)間變化的狀態(tài)。特性熱力平衡是一種相對穩(wěn)定的狀態(tài)，當(dāng)系統(tǒng)受到外界微小擾動時(shí)，會趨向于恢復(fù)平衡狀態(tài)。意義熱力平衡是研究熱力學(xué)過程和循環(huán)的基礎(chǔ)，只有在平衡狀態(tài)下，系統(tǒng)的某些宏觀性質(zhì)才具有確定值。熱力平衡特性熱力過程的變化取決于系統(tǒng)與外界的相互作用，不同的過程會對系統(tǒng)產(chǎn)生不同的影響。意義熱力過程是研究熱力學(xué)性質(zhì)和能量轉(zhuǎn)換的基礎(chǔ)，了解各種過程的特性有助于優(yōu)化能源利用和減少環(huán)境污染。定義熱力過程是指系統(tǒng)狀態(tài)隨時(shí)間的變化過程，通常包括等溫過程、等壓過程、絕熱過程等。熱力過程定義01熱力循環(huán)是指由一系列熱力過程組成的閉合系統(tǒng)，循環(huán)中系統(tǒng)經(jīng)過多次狀態(tài)變化最終回到初始狀態(tài)。分類02根據(jù)循環(huán)中是否涉及相變，熱力循環(huán)可分為簡單循環(huán)和復(fù)雜循環(huán)；根據(jù)循環(huán)中能量的來源，熱力循環(huán)可分為機(jī)械能轉(zhuǎn)換循環(huán)、熱能轉(zhuǎn)換循環(huán)和混合能轉(zhuǎn)換循環(huán)。意義03熱力循環(huán)是實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換和利用的重要手段，了解各種循環(huán)的特性和效率有助于提高能源利用效率和減少環(huán)境污染。熱力循環(huán)熱力學(xué)第一定律03熱力學(xué)能，也稱為內(nèi)能，是系統(tǒng)內(nèi)部所有微觀粒子運(yùn)動和相互作用的總和。定義熱力學(xué)能是系統(tǒng)狀態(tài)的單值函數(shù)，只與系統(tǒng)的狀態(tài)有關(guān)，與系統(tǒng)達(dá)到該狀態(tài)所經(jīng)歷的過程無關(guān)。特性熱力學(xué)能的單位是焦耳（J）。單位熱力學(xué)能01內(nèi)容02數(shù)學(xué)表達(dá)式熱力學(xué)第一定律是指在一個(gè)封閉系統(tǒng)中，能量不能消失或產(chǎn)生，只能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式。ΔU=Q+W，其中ΔU表示系統(tǒng)熱力學(xué)能的改變量，Q表示系統(tǒng)吸收的熱量，W表示系統(tǒng)對外界做的功。熱力學(xué)第一定律的表述熱力學(xué)第一定律的應(yīng)用能量守恒熱力學(xué)第一定律是能量守恒定律在熱力學(xué)中的具體表現(xiàn)，它為各種能量轉(zhuǎn)換和利用提供了理論基礎(chǔ)。熱量轉(zhuǎn)換利用熱力學(xué)第一定律可以分析熱量轉(zhuǎn)換過程中能量的變化和轉(zhuǎn)換效率，為優(yōu)化能源利用和提高能源利用效率提供指導(dǎo)。熱力學(xué)第二定律0401熱力學(xué)第二定律指出，不可能從單一熱源吸收熱量并全部用來做功，而不引起其他變化。02熱力學(xué)第二定律也可以表述為，自然發(fā)生的熱傳遞總是向著熵增加的方向進(jìn)行。03熱力學(xué)第二定律是熱力學(xué)的核心定律，它限制了能源利用和轉(zhuǎn)換的可能性。熱力學(xué)第二定律的表述熱力學(xué)第二定律的應(yīng)用01熱力學(xué)第二定律在能源利用、制冷技術(shù)、熱力發(fā)電等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。02通過熱力學(xué)第二定律，我們可以判斷某個(gè)過程是否可行，以及能源轉(zhuǎn)換的效率。熱力學(xué)第二定律為節(jié)能減排、提高能源利用效率提供了理論依據(jù)。03123熵是熱力學(xué)中的一個(gè)狀態(tài)參數(shù)，表示系統(tǒng)混亂度的量度。熵的計(jì)算公式是S=Σ(k_B*ln(p_i))，其中k_B是玻爾茲曼常數(shù)，p_i是各個(gè)微觀狀態(tài)的概率。通過熵的計(jì)算，我們可以判斷系統(tǒng)自發(fā)過程的方向和限度，以及能量的轉(zhuǎn)換和利用效率。熵的概念和計(jì)算工程熱力學(xué)與實(shí)際生活的聯(lián)系05利用燃料燃燒產(chǎn)生的熱量，將空氣吸入發(fā)動機(jī)，通過壓縮、燃燒和膨脹等過程，將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，驅(qū)動汽車行駛。總結(jié)詞汽車發(fā)動機(jī)是工程熱力學(xué)應(yīng)用的一個(gè)典型例子。通過將燃料（如汽油或柴油）燃燒，產(chǎn)生高溫高壓的燃?xì)?，推動活塞運(yùn)動，進(jìn)而驅(qū)動汽車曲軸轉(zhuǎn)動，最終實(shí)現(xiàn)汽車的行駛。在這個(gè)過程中，燃料中的化學(xué)能被轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，同時(shí)產(chǎn)生廢氣和噪音等副產(chǎn)品。詳細(xì)描述汽車發(fā)動機(jī)的工作原理家用空調(diào)的工作原理利用制冷劑在蒸發(fā)器和冷凝器之間循環(huán)，通過吸熱和放熱過程，實(shí)現(xiàn)室內(nèi)溫度的調(diào)節(jié)?？偨Y(jié)詞家用空調(diào)是利用工程熱力學(xué)原理的另一個(gè)實(shí)例。制冷劑在蒸發(fā)器中吸收室內(nèi)熱量，自身蒸發(fā)成氣體，然后被壓縮機(jī)壓縮成高壓氣體，進(jìn)入冷凝器。在冷凝器中，制冷劑將熱量釋放給室外空氣，自身冷凝成液體，最后經(jīng)過節(jié)流閥再次進(jìn)入蒸發(fā)器，完成一個(gè)循環(huán)。這個(gè)循環(huán)不斷重復(fù)，實(shí)現(xiàn)對室內(nèi)溫度的調(diào)節(jié)。詳細(xì)描述總結(jié)詞利用燃料燃燒產(chǎn)生的氣體高速向后噴出，產(chǎn)生反作用力推動火箭前進(jìn)。要點(diǎn)一要點(diǎn)二詳細(xì)描述火箭推進(jìn)是工程熱力學(xué)在航天領(lǐng)域的應(yīng)用。通