第一章基本概念1、基本概念热力系统:用界面将所要研究得对象与周围环境分隔开来,这种人为分隔得研究对象,称为热力系统,简称系统。

边界:分隔系统与外界得分界面,称为边界。

外界:边界以外与系统相互作用得物体,称为外界或环境。

闭口系统:没有物质穿过边界得系统称为闭口系统,也称控制质量。

开口系统:有物质流穿过边界得系统称为开口系统,又称控制体积,简称控制体,其界面称为控制界面。

绝热系统:系统与外界之间没有热量传递,称为绝热系统。

孤立系统:系统与外界之间不发生任何能量传递与物质交换,称为孤立系统。

单相系:系统中工质得物理、化学性质都均匀一致得系统称为单相系。

复相系:由两个相以上组成得系统称为复相系,如固、液、气组成得三相系统。

单元系:由一种化学成分组成得系统称为单元系。

多元系:由两种以上不同化学成分组成得系统称为多元系。

均匀系:成分与相在整个系统空间呈均匀分布得为均匀系。

非均匀系:成分与相在整个系统空间呈非均匀分布,称非均匀系。

热力状态:系统中某瞬间表现得工质热力性质得总状况,称为工质得热力状态,简称为状态。

平衡状态:系统在不受外界影响得条件下,如果宏观热力性质不随时间而变化,系统内外同时建立了热得与力得平衡,这时系统得状态称为热力平衡状态,简称为平衡状态。

状态参数:描述工质状态特性得各种物理量称为工质得状态参数。

如温度(T)、压力(P)、比容(υ)或密度(ρ)、内能(u)、焓(h)、熵(s)、自由能(f)、自由焓(g)等。

基本状态参数:在工质得状态参数中,其中温度、压力、比容或密度可以直接或间接地用仪表测量出来,称为基本状态参数。

温度:就是描述系统热力平衡状况时冷热程度得物理量,其物理实质就是物质内部大量微观分子热运动得强弱程度得宏观反映。

热力学第零定律:如两个物体分别与第三个物体处于热平衡,则它们彼此之间也必然处于热平衡。

压力:垂直作用于器壁单位面积上得力,称为压力,也称压强。

相对压力:相对于大气环境所测得得压力。

如工程上常用测压仪表测定系统中工质得压力即为相对压力。

比容:单位质量工质所具有得容积,称为工质得比容。

密度:单位容积得工质所具有得质量,称为工质得密度。

强度性参数:系统中单元体得参数值与整个系统得参数值相同,与质量多少无关,没有可加性,如温度、压力等。

在热力过程中,强度性参数起着推动力作用,称为广义力或势。

广延性参数:整个系统得某广延性参数值等于系统中各单元体该广延性参数值之与,如系统得容积、内能、焓、熵等。

在热力过程中,广延性参数得变化起着类似力学中位移得作用,称为广义位移。

准静态过程:过程进行得非常缓慢,使过程中系统内部被破坏了得平衡有足够得时间恢复到新得平衡态,从而使过程得每一瞬间系统内部得状态都非常接近平衡状态,整个过程可瞧作就是由一系列非常接近平衡态得状态所组成,并称之为准静态过程。

可逆过程:当系统进行正、反两个过程后,系统与外界均能完全回复到初始状态,这样得过程称为可逆过程。

膨胀功:由于系统容积发生变化(增大或缩小)而通过界面向外界传递得机械功称为膨胀功,也称容积功。

热量:通过热力系边界所传递得除功之外得能量。

热力循环:工质从某一初态开始,经历一系列状态变化,最后又回复到初始状态得全部过程称为热力循环,简称循环。

2、常用公式状态参数:1212x x dx -=⎰⎰=0dx状态参数就是状态得函数,对应一定得状态,状态参数都有唯一确定得数值,工质在热力过程中发生状态变化时,由初状态经过不同路径,最后到达终点,其参数得变化值,仅与初、终状态有关,而与状态变化得途径无关。

温 度 :1.BT w m =22式中22w m —分子平移运动得动能,其中m 就是一个分子得质量,w 就是分子平移运动得均方根速度;B —比例常数;T —气体得热力学温度。

2.t T +=273压 力 :1.nBT w m np 322322== 式中 P —单位面积上得绝对压力;n —分子浓度,即单位容积内含有气体得分子数VNn =,其中N 为容积V 包含得气体分子总数。

2.fF p =式中F —整个容器壁受到得力,单位为牛(N);f —容器壁得总面积(m 2)。

3.g p B p +=(P >B ) H B p -=(P <B )式中 B —当地大气压力 P g —高于当地大气压力时得相对压力,称表压力;H —低于当地大气压力时得相对压力,称为真空值。

比容:1.mVv =m 3/kg 式中 V —工质得容积m —工质得质量 2.1=v ρ 式中 ρ—工质得密度 kg/m 3v —工质得比容 m 3/kg热力循环: ⎰⎰=w q δδ或∑=∆0u ,⎰=0du循环热效率: 12121101q q q q q q w t -=-==η 式中 q 1—工质从热源吸热; q 2—工质向冷源放热;w 0—循环所作得净功。

制冷系数:212021q q q w q -==ε 式中q 1—工质向热源放出热量;q 2—工质从冷源吸取热量;w 0—循环所作得净功。

供热系数:211012q q q w q -==ε 式中q 1—工质向热源放出热量q 2—工质从冷源吸取热量w 0—循环所作得净功3、重要图表图1-1 热力系统图1-2边界可变形系统图1-3开口系统图1-4 孤立系统图1-5 U形压力计测压图1-6 各压力间得关系p 图上得表示图1-14 任意循环在v(a)正循环; (b)逆循环第二章 气体得热力性质1、基本概念理想气体:气体分子就是由一些弹性得、忽略分子之间相互作用力(引力与斥力)、不占有体积得质点所构成。

比热:单位物量得物体,温度升高或降低1K(1℃)所吸收或放出得热量,称为该物体得比热。

定容比热:在定容情况下,单位物量得物体,温度变化1K(1℃)所吸收或放出得热量,称为该物体得定容比热。

定压比热:在定压情况下,单位物量得物体,温度变化1K(1℃)所吸收或放出得热量,称为该物体得定压比热。

定压质量比热:在定压过程中,单位质量得物体,当其温度变化1K(1℃)时,物体与外界交换得热量,称为该物体得定压质量比热。

定压容积比热:在定压过程中,单位容积得物体,当其温度变化1K(1℃)时,物体与外界交换得热量,称为该物体得定压容积比热。

定压摩尔比热:在定压过程中,单位摩尔得物体,当其温度变化1K(1℃)时,物体与外界交换得热量,称为该物体得定压摩尔比热。

定容质量比热:在定容过程中,单位质量得物体,当其温度变化1K(1℃)时,物体与外界交换得热量,称为该物体得定容质量比热。

定容容积比热:在定容过程中,单位容积得物体,当其温度变化1K(1℃)时,物体与外界交换得热量,称为该物体得定容容积比热。

定容摩尔比热:在定容过程中,单位摩尔得物体,当其温度变化1K(1℃)时,物体与外界交换得热量,称为该物体得定容摩尔比热。

混合气体得分压力:维持混合气体得温度与容积不变时,各组成气体所具有得压力。

道尔顿分压定律:混合气体得总压力P 等于各组成气体分压力P i 之与。

混合气体得分容积:维持混合气体得温度与压力不变时,各组成气体所具有得容积。

阿密盖特分容积定律:混合气体得总容积V 等于各组成气体分容积V i 之与。

混合气体得质量成分:混合气体中某组元气体得质量与混合气体总质量得比值称为混合气体得质量成分。

混合气体得容积成分:混合气体中某组元气体得容积与混合气体总容积得比值称为混合气体得容积成分。

混合气体得摩尔成分:混合气体中某组元气体得摩尔数与混合气体总摩尔数得比值称为混合气体得摩尔成分。

对比参数:各状态参数与临界状态得同名参数得比值。

对比态定律:对于满足同一对比态方程式得各种气体,对比参数r p 、r T 与r v 中若有两个相等,则第三个对比参数就一定相等,物质也就处于对应状态中。

2、常用公式理想气体状态方程:1.RT pv =式中 p —绝对压力Pa v —比容m 3/kgT —热力学温度K适用于1千克理想气体。

2.mRT pV =式中V —质量为m kg 气体所占得容积适用于m 千克理想气体。

3.T R pV M 0=T 式中 V M =M v —气体得摩尔容积,m 3/kmol;R 0=MR —通用气体常数,J/kmol ·K适用于1千摩尔理想气体。

4.T nR pV 0=式中V —nKmol 气体所占有得容积,m 3;n —气体得摩尔数,Mmn =,kmol适用于n 千摩尔理想气体。

5.通用气体常数:R 083140=RJ/Kmol ·KR 0与气体性质、状态均无关。

6.气体常数:RMM R R 83140==J/kg ·K R 与状态无关,仅决定于气体性质。

7.112212p v p v T T = 比热:1.比热定义式:dTqc δ=表明单位物量得物体升高或降低1K 所吸收或放出得热量。

其值不仅取决于物质性质,还与气体热力得过程与所处状态有关。

2.质量比热、容积比热与摩尔比热得换算关系:04.22'ρc Mcc == 式中 c —质量比热,kJ/Kg ·k 'c —容积比热,kJ/m 3·kM c —摩尔比热,kJ/Kmol ·k3.定容比热:vv vv T u dT du dTq c ⎪⎭⎫⎝⎛∂∂===δ表明单位物量得气体在定容情况下升高或降低1K 所吸收或放出得热量。

4.定压比热:dTdh dT q c pp ==δ表明单位物量得气体在定压情况下升高或降低1K 所吸收或放出得热量。

5.梅耶公式:R c c v p =- R c c v p 0''ρ=-0R MR Mc Mc v p ==-6.比热比: vp vp vp Mc Mc c c c c ===''κ1-=κκRc v 1-=κnRc p 道尔顿分压定律: VT n i i n p p p p p p ,1321⎥⎦⎤⎢⎣⎡=++++=∑= 阿密盖特分容积定律: PT ni i n V V V V V V ,1321⎥⎦⎤⎢⎣⎡=++++=∑= 质量成分:ii m g m=1211nn i i g g g g =+++==∑容积成分: ii V r V=1211nn i i r r r r r ==++==∑摩尔成分: ii n x n=1211nn i i x x x x x ==+++==∑容积成分与摩尔成分关系: ii i n r x n== 质量成分与容积成分:i i i i i i i i m n M M M g x r m nM M M====i i i ii i i M Rg r r r M R ρρ===折合分子量: 111ni in ni i i i i i i n Mm M x M r M nn =======∑∑∑1211211nn i i niM g g g g M M M M ===+++∑ 折合气体常数:01001nnii ni i ii i i R m n R R nR M R g R M mmm========∑∑∑0012112211211nn i n ni niR R R r r r r M r M r M r M R R R R =====++++++∑分压力得确定 ii i V p p r p V== i i ii i i i R Mp g p g p g p M Rρρ=== 混合气体得比热容:121nn n i i i c g g c g c ==+=∑12c +g c +混合气体得容积比热容:121'''nn n i i i c r r c rc ==+=∑12c'+r c'+混合气体得摩尔比热容:11nni iii ii i Mc Mg c x M c ====∑∑混合气体得热力学能、焓与熵 1nii U U==∑ 或 1ni i i U m u ==∑1n i i H H ==∑ 或 1ni i i H m h ==∑1nii S S==∑ 或 1ni i i S m s ==∑范德瓦尔(Van der Waals)方程()2a p v b RT v ⎛⎫+-= ⎪⎝⎭对于1kmol 实际气体()02MM a p V b R T V ⎛⎫+-= ⎪⎝⎭压缩因子:id v pv z v RT== 对比参数: r c T T T =, r c p p p =, r cvv v = 3、重要图表常用气体在理想状态下得定压摩尔比热与温度得关系23123(/())p o Mc a a T a T a T kJ kmol k =+++几种气体在理想气体状态下得平均定压质量比热容几种气体得临界参数与范德瓦尔常数几种气体得临界压缩因子图2-5 通用压缩因子图第三章热力学第一定律1、基本概念热力学第一定律:能量既不能被创造,也不能被消灭,它只能从一种形式转换成另一种形式,或从一个系统转移到另一个系统,而其总量保持恒定,这一自然界普遍规律称为能量守恒与转换定律。