二、内能-工质内部所具有的各种能量总称
宏观能量 系统本身所具有的能量包括： 微观能量 宏观能量包括： 动能 机械能 位能 内动能 微观能量即系统的内能，包括： 内位能
内位能与分子间的距离、吸引力有关,是比容的函数； 内动能包括移动动能、转动动能和振动动能，是温度的单 值函数。
★对于理想气体，不考虑分子间的位能，故内能只
四、理想气体的比热
1、比热的定义和单位 热容量：向热力系统加热（或取热）使之温度 升高（或降低）1K所需的热量,用C表示。 比热：单位质量工质的热容量，用c表示。即 c=C/m 单位J/(kgK）或c=dq/dT（单位质量的物质
作单位温度变化时吸放的热量）
2、比热与过程的关系 功量和热量都是过程量，故比热与过程有关。 热力过程中最常见的加热过程是保持压力不变 和容积不变，因此比热也相应的分为定压质量 比热和定容质量比热，分别以符号cP 和cν 表 示。绝热指数：K= cP / cν
2、状态参数：用来描述气体热力状态的物理量 主要状态参数： 压力P、比容ν 、温度T、内能Ｕ、
熵Ｓ、焓Ｈ。
基本状态参数：可直接测量的状态参数，包括：
压力(P)、比容(ν )、温度(T)。
基本状态参数：
1、比容：用ν 表示，单位是m3/kg 。 定义：单位质量的物质所占的容积。即： ν =V/M
V--物质的容积,[m3]; 比容的倒数是？ M--物质的质量，[kg]。

第三节 热力学第一定律
一、热力学第一定律
表述为：当热能与其它形式的能量相互转换时，能的总
量保持不变。
对于一个热力系统：
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量
※热力学第一定律是能量转换与守恒定律在热力学上的具体应用， 它阐明了热能和其它形式的能量在转换过程中的守恒关系。 它表达工质在受热作功过程中，热量、作功和内能三者之间的平 衡关系。
5、过程曲线
等压加热 对外做功 温度升高
2
等压放热 对内做功 温度降低
1 2’
★T-s图上，等压曲线要比等容曲线平坦（说明在达到相同气体温
度下，定压过程要比定容过程吸收更多的热量）。
三、定温过程
1、定义：过程进行中系统的温度保持不变 的过程。 2、过程方程式： T=常数 3、参数间的关系： Pν =RT=常数
等压过程； n=1,Pv=常数 等温过程；
n=k,Pvk=常数 绝热过程； n=∞,v=常数 等容过程。
2、各过程在P-v 图上的比较
压力升高部分 等压线: 压力降低部分 膨胀部分 等容线: 压缩部分 温度升高部分 等温线: 温度降低部分 绝热线: 吸热部分 放热部分 n=1 W<0 n= W＞0 n=k
★内能是一状态量，与热力过程无关，且理想气体的内 能只是温度的函数，故上述公式适用于任何热力过程。
第四节 理想气体的热力过程
要求掌握：
1、过程的定义；
2、过程方程式；
3、过程中各基本参数之间的关系；
4、过程量的计算； 5、过程曲线，重点掌握P-V曲线，对T-S 曲线作一般了解； 6、多变过程的概念。
工程热力学把热机循环概括为工质的热力循环，热力循环分成几个 典型的热力过程—定容、定压、定温和绝热—称为基本热力过程。
一、定容过程
1、定义：过程进行中系统的容积（比容）保持不变
的过程。
2、过程方程式：ν =常数 3、参数间的关系： 由 PV=RT 知，P/T=常数， 所以： P1/P2=T1/T2, P1/T1=P2/T2 4、过程量的计算： 又 q=Δ u+w， 由 W12=∫12PdV， 且 dV=0
3、比热与气体性质、温度的关系
实验证明，多数气体的比热随温度的升高而增大， 但为使计算简便，不考虑比热随温度的变化，即采用定 值比热（或定比热）。
五、理想气体内能的计算
在保持系统容积不变的加热过程中，加热量为：
qν =cν (T2-T1)
由热力学第一定律 且
q=w+Δ u
推出：Δ
w =0，
u=cv(T2-T1)
正向循环—把热能转变为机械功的循环。 逆向循环—靠消耗机械功将热量从低温热源传向 高温热源的循环。（或称热泵循环）
1、循环净功量
1-2-3-4-1：顺时 针进行的热力过 程，过程曲线所 围成的面积为正， 称为正循环。 1-4-3-2-1：逆 时针进行的热力 过程，过程曲线 所围成的面积为 负，称为负循环。
K= cp/cν：绝热指数
3、参数间的关系： 由 Pvk=常数 →P1v1k=P2v2k →P1/P2=(v2/v1)k 又 Pv=RT →P=RT/v →Tvk-1=常数 →T1/T2=(v2/v1)k-1 →T2=T1(v1/v2)k-1 =T1εk-1 4、过程量的计算： 推出： w=-u q=w+ u q=0
三、卡诺循环（最理想的热机循环）
由两个定温过程和两个绝热过程组成的可逆循环。
卡诺循环的热效率：
Tc 1
Q2 Q1 1 T 2 s 12 T 1 s 34 1 T2 T1
1、卡诺循环的热效率取 决于高温热源和低温热 源的温度，高温热源的 温度上升，低温热源的 温度下降，则卡诺循环 的热效率提高。
P1ν1=P2ν2
4、过程量的计算： T=常数 所以 u=0 由 q=w+ u 可得：
q=w
※加入系统的热量全部转换为系统对外界做的功。
5、过程曲线
等温压缩 对外放热 等温膨胀 吸热 2’ 2
四、绝热过程
1、定义：过程进行中系统与外界没有热量的传递 （q=0 → s=q/T=0，故也称定熵过程 ）。 2、过程方程式：Pvk=常数（推导略）
膨胀,W>0 压缩,W<0
三、热量
是系统与外界之间依靠温差来传递的 能量形式，用Q表示 q=Q/m J/kg 规定：传入热力系统的热量为正值， 即吸热为正；传出热力系统的热量为 负值，即放热为负。 ※热量与功一样，是系统在热力过程 中与外界传递的能量形式，因此是过 程量，不是状态参数。
四.熵和温熵图
循环净功 W=Q1-Q2 Q1为1-2-3，工质从高温热源吸热 Q2为3-4-1，工质从向低温热源放热
w
三、热机循环的热效率
定义：循环净功与从高温热源吸收
热量的比值
ηT=W/Q1=(Q1-Q2)/Q1=1-Q2/Q1
W: 对外作出的循环净功；
Q1: 循环中吸收的总热量; Q2: 循环中放出的总热量。 作用： 评价循环的经济性。
热力系
外界 界面
研究对象以外的一切物质，称为外界； 热力系统和外界的分界面，称为界面。 2、工质：在热力设备中用来实现热能与其它 形式的能量交换的物质。 ※热力设备通过工质状态的变化实现与外界的 能量交换。
二、热力状态与状态参数
1、热力状态： 热力系统在某一瞬间所呈现的
宏观物理状况。 热力平衡状态：当外界条件不变系统内状态长时 间不变，即具有均匀一致的P、V、 T。
即：外界对系统所做的功全部用来增加系统的内能。
5、过程曲线
绝热压缩 温度升高
绝热膨胀 温度降低
五、多变过程
在实际的热力过程中，P、ν 、T的变化
和热量的交换都存在，不能用上述某一特殊
的热力过程来分析，需用一普遍的、更一般
的过程即多变过程来描述。
1、过程方程式：Pvn=常数 n=0,P=常数
n:多变指数。
熵S的增量等于系统在 过程中交换热量除以传 热时绝对温度所得的商
ds=δ q/T
1Kg工质的熵的单位J/kgK mKg工质熵的单位Ｊ/K
吸热,Q>0
放热Q<0
熵s是一个状态参数 ds>0,Q>0,吸热; ds<0,Q<0,放热; ds=0,无热量交换. ※比容ν 的变化量标志着有无做功，熵s的变化 量标志着有无传热。
第一章 工程热力学基础
本章要求：
了解：热力系统、工质、 功、热量、内能和熵等 概念，理想气体和卡诺 循环等。 理解：热力学第一和第 二定律，Ｐ－Ｖ图和Ｐ －Ｓ图，理想气体的热 力过程和发动机的理想 循环。
第一节 气体的状态及状态方程
一、热力系统
1、在热力学中，从若干个物体 中规划出所要研究的对象，称 为热力系统；
是分子的内动能，仅与温度有关，是温度的单值函 数，用符号u表示，单位J。
三、闭口系统的能量方程
1、定义: 与外界没有质量交换的系统。 2、能量方程式
Q-W=Δ U
对于微元过程：
故Q=Δ U+W
δ Q=dU+δ W q=Δ u+w
（Ｊ/Kg)
—闭口系统能量方程
对于1kg工质：
★以上各项均为代数值，可正可负或零，且 不受过程的性质和工质性质的限制。
热力系统从一个平衡状 态到另一个平衡状态的变 化历程。
力过程。
二、膨胀功Ｗ（Ｊ）
气体在热力过程中由于体 积发生变化所做的功（又 称为容积功）
※故P-V图上, W12为过程线与横轴围 成的面积。
规定：热力系统对外界做功为正，外界对热
力系统做功为负。 由δ W=PdV得： dV>0，膨胀,δ W>0， 系统对外界做功； dV<0，压缩,δ W<0， 外界对系统做功； dV=0，δ W=0， 系统与外界之间无功量 传递。
汽车发动机原理
三、课程主要内容
课程的主要内容分两大部分，《工程热力学 基础知识》部分的重点是发动机的理想循环。 《发动机原理》部分的重点是内燃机的燃烧 过程和特性。 主要内容包括：工程热力学基础、发动机示 功图和性能指标、燃料和燃烧、发动机换气、 汽油机混合气的形成与燃烧过程、柴油机混 合气的形成与燃烧过程、发动机特性、发动 机的排放与控制等。
热物体。