• 工程热力学是研究工质的性质以及热 能与机械能相互转换的一门学科。
工程热力学
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能量转换规律 工质的性质
•
能
Q 第一定律
W dU
量 转
第一类永动机不可能实现
换
规
律 第二定律 能量转换的方向性
第二类永动机不可能实现
理想气体
分子本身不占体积
湿空气属于
分子之间没有作用力 理想气体混合物
理想气体状态方程 pv RgT u，h，s
(3)以放逸气体为系统
W’ Q’
QW
闭口系 功量： W + W’
热量： Q + Q’
(4)以容器为系统
W’ Q’
开口系 功量： W’ 热量： Q’
(5)以气缸活塞为系统
QW
开口系 功量： W + W’’
热量： Q + Q’’
Q’’ W’’
思考题
有人说，不可逆过程是无法恢复到初 始状态的过程，这种说法对吗？
门窗紧闭房间用电冰箱降温
以房间为系统 闭口系能量方程
Q U W
第一章 基本概念
基本概念：
热力系 平衡、稳定、均匀 准静态、可逆 过程量、状态量、状态参数 功、热量 p-V图、T-S图 循环、工作系数
第一章 讨论课
热力系
种类： 闭口系、开口系、绝热系、 孤立系
热力系的选取取决于研究目的 和方法，具有随意性，选取不当将 不便于分析。
一旦取定系统，沿边界寻找相 互作用。
忽略动、位 能变化
第二章 小结
4、准静态下两个热力学微分关系式
q du pdv dh vdp
适合于闭口系统和稳流开口系统 后续很多式子基于此两式
第二章 小结
5、u与 h
U, H 广延参数
u, h 比参数
U 系统本身具有的内部能量
H 不是系统本身具有的能量， 开口系中随工质流动而携带的，取 决于状态参数的能量
(h c2 2 gz)in qm,in Pi
孤立系：
Pi qm,out qm,in 0
dEiso 0
第二章 小结
3、热力学第一定律表达式和适用条件
q u w 任何工质，任何过程
q u pdv 任何工质，准静态过程
q
h
1 2
c 2
gz
wi
任何工质，任 何稳流过程
q h wi 或 q h wt
答案：D
选择题
热力系统与外界既有物质交换，又有能量 交换，可能是 A 闭口系统 B 开口系统 C 绝热系统 D B或C
答案：D
选择题
系统与外界发生能量传递时，功和热量是 A 过程量 B 强度量 C 广延量 D 状态参数
答案：A
选择题
在p-v图上，任意一个正向循环 A 压缩功大于膨胀功 B 压缩功等于膨胀功 C 膨胀功大于压缩功 D 压缩功和膨胀功关系不定
不对。关键看是否引起外界变化。
可逆过程指若系统回到初态，外界 同时恢复到初态。 可逆过程并不是指系统必须回到初 态的过程。
可逆过程与准静态过程的区别和联系
可逆过程一定是准静态过程 准静态过程不一定是可逆过程
可逆过程＝准静态过程＋无耗散
可逆过程完全理想，以后均用可逆 过程的概念。准静态过程很少用。
判断是否准静态与可逆（1）
例1：绝热刚性容器向气缸充气
试分别选取闭口系和开口系，画出充气 前后边界，标明功和热的方向。
(1)以容器内原有气体为系统
QW
闭口系 功量： 气体对活塞作功W 热量： 气体通过活塞从外界吸热Q
(2)以容器内残留的气体为系统
W’ Q’
闭口系 功量： 残留气体对放逸气体作功W’ 热量： 残留气体从放逸气体吸热Q’
以冰水混合物为热力系
缓慢加热
准静态过程
系统内部等温传热，无耗散
内可逆
外部温差传热
外不可逆
0℃
90 ℃
判断是否准静态与可逆（2）
蒸汽流经减压阀进入汽轮机 典型的不可逆过程，因有漩涡，产生耗散 是不是准静态，取决于开度
判断是否准静态与可逆（3）
带活塞的气缸中，水被缓慢加热
缓慢加热，每一时 刻水有确定的温度
q
h
1 c 2 2
gz
wi
q h wt
第二章 小结
通用式
dEcv d (h c2 2 gz)out qm,out
(h c2 2 gz)in qm,in Pi
闭口系：
qm,in qm,out 0
dEcv d Pi
Q dE W
第二章 小结
通用式 dEcv d (h c2 2 gz)out qm,out
A 平衡状态，因其各截面温度不随时间而改变 B 非平衡状态，因其各截面温度不等 C 平衡状态，因其截面不随时间而改变，且流
入系统的热量等于流出系统的热量 D 非平衡状态，因其处于重力场中
答案：B
选择题
可逆过程一定是 A 非平衡过程 B 存在损耗的准静态过程 C 工质能回复到初态的过程 D 准静态过程
理想气体热力过程
定容、定压、定温、 绝热、多变
实际气体
水蒸气
气体与蒸汽的流动
喷管的计算
设计 背压变化对喷管内流
校核 动的影响
扩压管、绝热节流
单级活塞式
压气机的热力过程
叶轮式
活塞式内燃机动力循环
气体动力循环
燃气轮机装置循环
蒸汽动力循环 郎肯循环
回热、再热循环 压缩空气制冷循环
制冷循环 压缩蒸气制冷循环
答案：C
第二章 小结
1、本质：能量守恒与转换定律
进入系统的能量 - 离开系统的能量 = 系统内部储存能量的变化
第二章 小结
2、热一律表达式：通用式
dEcv d (h c2 2 gz)out qm,out
(h c2 2 gz)in qm,in Pi
稳流： dEcv / d = 0 qm,in qm,out qm
准静态加热
火与水有温差 以水为系统
外不可逆 内可逆
以水＋活塞为系统
活塞与壁面无摩擦 活塞与壁面有摩擦
内可逆 内不可逆
自由膨胀过程
刚性，绝热
B中没有气体，不能取做系统
以A中原有气体为系统
A中气体非准静态
A中气体没有作功 没有作功对象
• • •
•
•• • ••
• A• •
••
•••
B 真空
选择题
均质等截面杆两端的温度由分别维持t1、t2的两 热源保持t1和t2不变，取此杆为系统，则系统 处于：
第二章 小结
6、四种功的关系
w ( pv) wt
wt
1 c 2 2
gz wi
准静态下
w pdv wt vdp
闭口系过程 开口系过程
本章基本要求
深刻理解热量、功的概念，深刻理解热 力学能、焓的物理意义 理解膨胀（压缩）功、内部功、技术功、 流动功的联系与区别
本章重点
熟练应用热力学第一定律解决具体问题