1、状态确定，则状态参数也确定，反之亦然 状态确定 则状态参数也确定 反之亦然 2、状态参数的积分特征：状态参数的变化量 与路径无关，只与初终态有关 状态参数的微分特征 全微分 3、状态参数的微分特征：全微分
工程热力学
状态和状态参数
状态参数的积分特征
状态参数变化量与路径无关，只与 状态参数变化量与路径无关 只与 初终态有关。 数学上：
工程热力学
热力系统
2、系统、外界与边界 外界：系统以外的所有物质 surroundings 边界(界面)：系统与外界的分界面 boundary
系统与外界的作用都通过边界
工程热力学
系统及边界示例
• 汽车发动机
工程热力学
热力系统选取的人为性
过热器 锅 炉 汽轮机
只交换功 交换功
发电机 凝 汽 器 给水泵
2 2 2
点函数、态函数
1
point function
a b 2
dz d dz d dz z2 z1 d
1

1,a
1,b
d微分特征 dz是全微分 设 z =z (x , y)
z z dz dx dy x y y x
基本要求
掌握热力系统 掌握状态及平衡状态；状态参数及其特性 掌握热力学温标，温标尺度描述 掌握热力学温标 温标尺度描述
工程热力学
热力系统
Thermodynamic system
1、系统的定义 热力系统(热力系、系统)：人为地 system 研究对象 A quantity of matter or a region in space chosen for study
工程热力学
B i state properties Basic i
压力 p、温度 T、比容 v （容易测量） 2、温度 T
基本状态参数
( Temperature )
工程热力学
温度T 的 的一般定义 般定义
传统：冷热程度的度量。感觉，导热，热容量 传统 冷热程度的度量 感觉 导热 热容量 微观：衡量分子平均动能的量度
If t two b bodies di are i in th thermal l equilibrium with a third body, they are also in thermal equilibrium with each other.
工程热力学
为什么叫做热力学第零定律
热力学第零定律 热力学第一定律 热力学第二定律 热力学第三定律 1931年 18401850年 18541855年 1906年 T E S
建立 能的 论基 建立节能的理论基础
工程热力学
工程热力学的研究内容
1、能量转换的基本定律 2、工质的基本性质与热力过程 质的基本性质与热力 程 3、热功转换设备、工作原理 4、化学热力学基础 化学热力学基础
工程热力学
热力装置共同基本特点
1、热源，冷源 2、工质 3、容积变化功 容积变化功 循环 4、循环
热力系统分类
以系统与外界关系划分： 有 是否传质 是否传热 是否做功 是否传热、功、质
工程热力学
无 闭口系 绝热系 绝功系 孤立系
开口系 非绝热系 非绝功系 非孤立系
热力系示例
1．刚性绝热气缸-活塞系统，B侧设有电热丝 红线内 ——闭口绝热系 黄线内不包含电热丝 ——闭口系 黄线内包含电热丝 ——闭口绝热系 蓝线内 ——孤立系 工程热力学
工程热力学
热力系统分类
按能量交换 绝热系（adiabatic system）— 与外界无热量交换; 孤立系（isolated system）— 与外界无任何形式的质能交换。
注意： 注
1）闭口系与系统内质量不变的区别； 2）开口系与绝热系的关系； ）孤立系与绝热系的关系 3）孤立系与绝热系的关系。
工程热力学
既交换功 也交换热 只交换热
工程热力学
边界特性
固定、活动 固定 活动 Fixed Movable 真实、虚构 真实 虚构 Real Imaginary g y
工程热力学
热力系统分类
按系统与外界质量交换 闭口系（closed system）（控制质量CM） —没有质量越过边界 开口系（open system）控制体积CV） —通过边界与外界有质量交换
容积变化功
简单可压缩系统
C Compression i W Work k
压缩功 膨胀功
Expansion Work
工程热力学
State and state properties
状态：某一瞬间热力系所呈现的宏观状况 状态参数 描述热力系状态的物 量 状态参数：描述热力系状态的物理量 状态参数的特征： 状态参数的特征
基本概念： 热力系 热力系的分类 状态参数 热力学温标
工程热力学
热力系统其它分类方式
均匀系 物理化学性质 非均匀系 单元系 其它分类方式 工质种类 多元系 相态
工程热力学
单相 多相
Si l compressible Simple ibl system
最重要的系统 只交换热量和 种准静态的容积变化功 只交换热量和一种准静态的容积变化功 Moving Boundary Work
T 0.5 m w 2
1) 同T , 0.5mw 2 不同，如碳固体和碳蒸气 不同 如碳固体和碳蒸气 2) 0 0.5 5mw 2总0, 0 T 0, 0 1951年核磁共振法对 氟化锂晶体的实验发现负的开尔文温度 3) T=0 0.5mw 2=0 分子一切运动停止， 零点能
工程热力学
S基准
工程热力学
温度的热力学定义
处于同一热平衡状态的各个热力系， 必定有某一宏观特征彼此相同 必定有某 宏观特征彼此相同，用于描述 用于描述 此宏观特征的物理量 温度。 温度是确定一个系统是否与其它系 温度是确定 个系统是否与其它系 统处于热平衡的物理量
工程热力学
Temperature measurement
工程热力学
barometer
h
大气压力 At Atmospheric h i pressure
大气压随时间、地点变化 大气压随时间 地点变化
物理大气压 1atm = 760mmHg 当h变化不大，ρ常数 1mmHg = ρgh = 133.322Pa 当h变化大，ρ ρ(h) p (h)gdh
物质 （水银，铂电阻） 特性 （体积膨胀，阻值） 体积膨胀 值 温度计 基准点 Reference state 刻度 Scale 温标 Temperature T scale l
工程热力学
温标Temperature scale
热力学温标（绝对温标）Kelvin scale （Britisher, Britisher L. L Kelvin, Kelvin 1824-1907） 摄氏温标Celsius scale ( (Swedish, , A. Celsius, 1701-1744） 华氏温标Fahrenheit F h h it scale l (German, (G , 1686-1736) ) G. Fahrenheit, 朗肯温标Rankine scale (W. Rankine, 1820 1872) 1820-1872)
如 质量m、容积 V、热力学能 U、焓 H、熵S
比参数： 数
V v m
比容
U u m
H h m
S s m
比熵
比热力学能 比焓
单位 /kg /kmol 具有强度参数的性质 单位：
工程热力学
强度参数与广延参数
Velocity
高度 温度 速度 （强） （强） （广） 动能 Kinetic Energy 位能 （广） Potential Energy （广） 热力学能 Internal Energy 摩尔数 （广） Mol
relative pressure p pe pb p pb pv
pv p
工程热力学
环境压力与大气压力
环境压力Environmental pressure 指压力表所处环境 大气压力 Atmospheric pressure barometric 注意：
环境压力 般为大 环境压力一般为大 气压，但不一定。
温度的热力学定义
热力学第零定律（R.W. R W Fowler in 1931） 如果两个系统分别与第三个系统处于 热平衡，则两个系统彼此必然处于热平衡。
温度测量的 理论基础 B 温度计
工程热力学
The Zeroth Law of Thermodynamics 如果两个系统分别与第三个系统处 于热平衡，则两个系统彼此必然处于热 平衡。
Height
Temperature
应力 （强） Stress
（强）
工程热力学
基本状态参数
Basic state properties
压力 p、温度 温度 T、比容 比容 v （容易测量） 1、压力 p ( p pressure ) 物理中压强，单位: Pa (Pascal), N/m2 常用单位Units： 1bar = 105 Pa 1 kPa = 103 Pa 1 MPa = 106 Pa 1 atm = 760 mmHg = 1.013105 Pa 1 mmHg = 133.3 Pa 9 80665104 Pa 1 at = 1 kgf/cm2 = 9.80665
工程热力学
heat reservoir medium, working ki substance b moving boundary work cycle
热力学基本概念
第二讲：热力系、状态参数、热力学温标
工程热力学
热力学基本概念
学习目的
了解热力系的定义；掌握基本状态参数的定义、计 量及不同单位间的换算。