1-1 热力系统 一、系统、边界与外界
热力系统的定义：将所要研究的对象与周围分隔开来，这种 人为分隔出来的研究对象，称为热力系统（简称系统） 。
系统以外的一切物质统称为外界。系统与外界的界面称为 边界。
系统与外界之间，通过边界进行能量的传递与物质的迁移。
界面的特性: 可以是真实的， 也可以是虚拟的； 可以是固定的， 也可以是运动的。
① 比容 单位质量物质所占有的容积，称为比容。
表达式
vV m
m3/kg
② 密度 单位容积的物质所具有的质量，称为密度。
表达式
m
V
kg/m3
③ 重度 单位容积内所含有物质的重量，称为重度。
表达式 G mg
VV
N /m3
三、强度性参数与广延性参数
①强度参数——与系统内包含物质的多少无关。 如：温度、压力、比容、比内能、比焓、比熵等。 ②广延参数——与系统内包含物质的多少有关。
３）温标 为进行温度测量，需要有温度的数值表示方法，测量温 度的标尺称为温标。
建立任何一种温标都要选择测温物质及其物质的特性、规定 温标的基准点及分度方法。
常用的温标 ①摄氏温标 t ℃
常用的温标
基 准 点：标准大气压力下纯水的冰点和沸点温度为基准 点，规定冰点温度为0℃。沸点温度为100℃。
分度方法：认定测温物质的测温属性随温度的变化是线性 的。0℃与100℃这两个基准点之间分成100等分, 每一等分为1度。
而不平衡势差彼此独立
独立参数数目N=不平衡势差数
=能量转换方式的数目 =各种功的方式+热量= n+1 n 容积变化功、电功、拉伸功、表面张力功等
简单可压缩系统：N = n + 1 = 2
三、状态方程
定义：反映工质处于平衡状态时基本状态参数之间的关
系式，称为状态方程。 对于简单可压缩系统,状态方程:
1-2工质的热力状态及其基本状态参数
一、状态与状态参数
热力状态定义:工质在热力变化过程中某一瞬间表现的工质
热力性质的总状况，称为热力状态（简称为状态） 。
状态参数定义: 描述工质宏观特性的物理量称为状态参数。
状态参数的数学特性：
2
1 dx x2 x1 或
热力学中常用的状态参数：
Ñ dx 0
实现平衡的充要条件：无内部、外部势差。
平衡与稳定
稳定：参数不随时间变化
稳定不一定平衡，但平衡一定稳定
平衡与均匀
平衡：时间上 均匀：空间上
平衡不一定均匀，单相平衡态则一定是均匀的
二、状态公里
闭口系： 不平衡势差 状态变化 能量传递
消除一种不平衡势差 达到某一方面平衡 消除一种能量传递方式
v f (T, p) 或 f (T , p, v) 0
状态参数坐标图
p
T
p1
1
T1
1
v1 v
v1 vHale Waihona Puke 1-4 准静态过程与可逆过程
平衡状态
状态不变化
能量不能转换
闭口系统
开口热力系
热力系统
1
m
2
WQ
1 开口系 1+2 闭口系 1+2+3 绝热闭口系
1+2+3+4 孤立系
4
3
非孤立系＋相关外界
＝孤立系
热力系统的分类Ⅱ
三、按照系统内部的情况可划分
1.单相系—系统中工质的物理、化学性质都均匀一致的称为一 个相，由单一物相组成的系统称为单相系。 2.复相系—有两个相以上组成的系统称为复相系，如固、液、 气组成称三相系。 3.单元系—由一种化学成分组成的系统称为单元系。 4.多元系—由两种或两种以上物质组成的系统称为多元系。 5.均匀系—成分和相在整个系统空间呈均匀分布称为均匀系 6.非均匀系—在整个系统空间非均匀分布称为非均匀系
热力系统、界面、外界例Ⅰ
界面
外界 热 热力系统
源
外界
热力系统、界面、外界例Ⅱ
界面
系统
系统
研究气缸中的气体(打开阀门)。是什么热力系？
热力系、界面、外界例Ⅲ
界面
外界
系统
外界
热力系、界面、外例Ⅳ
系统
界面
二、热力系统的分类
(一)按系统与外界之间的相互联系划分： 1.闭口系统—系统与外界无物质交换的热力系统。 2.开口系统—系统与外界有物质交换的热力系统。 3.绝热系统—系统与外界无热量交换的热力系统。 4.孤立系统—系统与外界之间不发生任何能量传 递和物质交换的系统。
上式计算出的是热力系的真实压力称为绝对压力 p。
由气压计测量出来的压力称为大气压力 B。
由压力表测量出来的压力称为表压力 pg。 表压力pg、大气压力B和绝对压力p之间的关系如下：
U形管式压力计示意图
U形管式压力计示意图
B
B
p
pg
p>B
P=B+pg
p
H 真空度
P<B
P=B-H
3.比容、密度和重度
②热力学温标Ｔ Ｋ
基 准 点：纯水的汽、液、固三相平衡共存的状态点(三相 点)为基准点，并规定它的温度为273.16K。
热力学温标与摄氏温标之间的关系： t = T—273.15
２.压力 单位面积上所受到的垂直作用力。
表达式
p F A
N /m2 或 Pa
常用的压力单位间的关系
1kPa 103 Pa 1bar 105 Pa 1MPa=106 Pa
温度、压力、比容、热力学能（内能）、焓、熵。
二、基本状态参数
基本状态参数： 能够用仪器仪表直接或间接测量的参数称 为┄。
如 ：温度、压力、比容
1.温度
１）热力学第零定律 如果两个物体分别和第三个物
体处于热平衡，则它们彼此之间也 必然处于热平衡，这一规律称为热 力学第零定律。
状２态）参温数度温度 将描述热平衡的这一宏观特性的物理量，称为温度。
如：总内能、总焓、总熵等。
1-3 平衡状态、状态公里及状态方程
问题：如何定量描述工质的状态？
一、平衡状态 定义:一个热力系,在不受外界影响（重力场除外）的
条件下，如果宏观热力性质不随时间变化，系统内外同时 建立了热和力的平衡，这时系统的状态称为热力平衡状态， 简称为平衡状态。
温差 — 热不平衡势 压差 — 力不平衡势 化学反应 — 化学不平衡势
第一章 基本概念
教学目标: 使学生熟练掌握热力学研究的基本概念。 知识点：热力系统；工质热力状态及基本状态参数； 平衡状态；准静态过程、可逆过程；热力循环。 重 点：三种典型的热力系统；p、v、T三个状态参 数的物理意义；测温测压装置；绝对压力和相对压力 的计算；可逆过程的判定准则。 难 点：使学生理解并掌握抽象的热力学基本概念， 是本章的难点。