温度的热力学定义
热力学第零定律（R.W. Fowler） 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
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
T
18401850年 E
18541855年 S
是否传热 是否传功 是否传热、功、质
非绝热系 非绝功系 非孤立系
绝热系 绝功系 孤立系
Types of System
开口系 Open system Control volume 闭口系 Closed system Control mass 绝热系 Adiabatic system 孤立系 Isolated system
热力系统其它分类方式
均匀系 物理化学性质
非均匀系
其它分类方式
工质种类
单元系 多元系
单相
相态 多相
简单可压缩系统
最重要的系统 简单可压缩系统 只交换热量和一种准静态的容积变化功
容积变化功
压缩功 膨胀功
§1-3状态和状态参数
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理量 状态参数的特征：
强度参数：与物质的量无关的参数
如压力 p、温度T
广延参数：与物质的量有关的参数可加性
如 质量m、容积 V、内能 U、焓 H、熵S
比参数： v V
m
比容
uU m
h H m
比内能 比焓
s S m
比熵
单位：/kg /kmol 具有强度量的性质
§1-3 基本状态参数
压力 p、温度 T、比容 v （容易测量）
§1-2 热力系统
1
m
Q W
1 开口系
2
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
练习：系统的划分和传递能量的 区别
1、热力系统的划分
2、能量传递的识别
结论：1、系统的划分影响求解问题的难 易程度 2、要通过穿过边界的能量性质考察能量 的传递形式
当h变化大，ρ ρ(h) p (h)gdh
温度T 的一般定义
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
T 0.5 m w 2
1) 同T , 0.5mw 2 不同，如碳固体和碳蒸气 2) 0.5mw 2总0, T 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
1、压力 p 物理中压强，单位: Pa , N/m2 常用单位： 1 bar = 105 Pa 1 MPa = 106 Pa 1 atm = 760 mmHg = 1.013105 Pa 1 mmHg =133.3 Pa 1 at=735.6 mmHg = 9.80665104 Pa
绝对压力与相对压力
1906年 S基准
温度计
温度的测量
物质 （水银，铂电阻） 特性 （体积膨胀，阻值）
基准点 刻度
温标
绝对K
373.15
273.16 273.15
常用温标
摄氏℃
华氏F
100 水沸点
212
37.8
发烧 100
0.01 0
水三相点 冰熔点
32
-17.8 盐水沸点 0
朗肯R
671.67
559.67
491.67 459.67
qk
高温液体
冷凝器
高温蒸汽
膨胀阀
压缩机 wc
低温液汽混合物
蒸发器 q0
低温蒸汽
风冷热泵冷热水机组
太阳能吸收式空调
零能耗住宅设备系统图
三、主要研究内容：
1、是否一定要消耗热量和功量？ 2、循环过程的条件和限度？ 3、工质性质的影响？ 4、影响转换效率的因素？ 水蒸汽？氟里昂？热电联供？ 热电冷三联供？
1、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 3、状态参数的微分特征：全微分
状态参数的微分特征
设 z =z (x , y)
dz是全微分
dz
z x
y
dx
z y
x
dy
充要条件：
2z 2z xy yx
可判断是否 是状态参数
强度参数与广延参数
0 -273.15
-459.67
0
温标的换算
T[K] t[OC] 273.15
t[OC] 5 (t[F] 32) 9
t[F] t[R] 459.67
比体积：v
v V ［m3/kg] m
工质聚集的疏密程度
物理上常用密度 ［kg/m3]
v 1
§1-4 平衡状态
1、定义： 在不受外界影响的条件下（重力场除
第一章 基本概念
• 热力系统 • 状态及状态参数 • 平衡状态、状态公理及状态方程 • 准静态过程与可逆过程
1-1热能转换装置的工作过程
一、蒸汽动力循环
锅 炉
4
1 汽轮机 12 汽轮机 s 膨胀 23 凝汽器 p 放热
发电机 34 给水泵 s 压缩
2
41 锅炉 p 吸热
凝汽器
3 给水泵
二．蒸汽压缩式制冷的理论循环
外），如果系统的状态参数不随时间变化， 则该系统处于平衡状态。
温差 — 热不平衡势 压差 — 力不平衡势 化学反应 — 化学不平衡势
平衡的本质：不存在不平衡势
平衡与稳定
稳定：参数不随时间变化
稳定但存在不平衡势差 去掉外界影响，则状 态变化
§1-2 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
§1-2 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
热力系统选取的人为性
过热器
汽轮机
锅 炉
发电机
凝 汽 器
给水泵
只交换功 既交换功 也交换热
只交换热
边界特性
固定、活动 真实、虚构 fixed 、 movable real 、imaginary
• 移动和虚构边界
热力系统分类
以系统与外界关系划分：
是否传质
有 开口系
无 闭口系
当 p > pb 当 p < pb
表压力 pe 真空度 pv
p pe pb p pb pv
peppv Nhomakorabeapb
p
环境压力与大气压力
环境压力指压力表所处环境的压力 注意：环境压力一般为大气压，但不一定。
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