工程热力学基础知识介绍
一、基本概念
工质：工作介质的简称。工质的状态参数有六个：1）压力
2）温度
3）比容：指单位工质所具有的容积。用γ表示。
γ=V/m (单位：mз/kg)
气体比容的倒数为气体的密度。
4）内能：指气体的内位能与内动能之和，用u表示。
5）焓：是一个表示能量的状态参数，用h表示。它由内能和推动功组成，即
h=u+pv
6) 熵：是一个导出的状态参数，它表示能量的传递方向。
用s表示。
二、热力学两大定律
热力学第一定律：热可以变为功，功也可以变为热。一定量的热消失时，必产生与之数量相当的功；消耗一定量的功时，也必出现相应数量的热。
热力学第二定律：热量不可能自发的，无条件的从低温物体传到高温物体。
三、热力过程
热力过程指工质由一种状态变化为另一种状态所经过
的途径。常见的热力过程有：定容过程、定压过程、定温过程、绝热过程。
理想气体状态方程：PV=nRT
1)定容过程：V=定值, P1/P2=T1/T2
定容过程中，工质不输出膨胀功，加给工质的热量未转化为机械能，全部用于增加工质的热力学能，因而工质温度升高。2）定压过程：P=定值，V1/V2=T1/T2
定压过程中，工质流过换热器等设备时，不对外做技术功，这时工质吸收热量转化的机械能全部用来维持工质的流动。3）定温过程：T=定值，P1V1=P2V2
定温过程中，由于热力学能不变，所以在定温膨胀时吸收的热量，全部转化未膨胀功。
4）绝热过程：ΔQ=0
绝热过程中，工质所作的技术功等于焓降，与外界无能量交换，过程功只来自工质本身的能量转换。
四、热力循环
一个热力系统经过一系列的热力变化，最后又回到原来完全相同的状态称为热力循环。余热电站的热力循环即为简单的朗肯循环。
0→1：水在锅炉内预热，汽化并过热，变为过热蒸汽，是一个定压吸热过程。
1→2：过热蒸汽进入汽轮机膨胀做功，放热，是一个绝热膨胀过程。
2→3：乏汽进入凝汽器，凝结成水，是一个定压冷凝过程。3→4：凝结水经给水泵提压后进入锅炉，是一个绝热压缩过程。
朗肯循环是由两个定压过程和两个绝热过程组成的最简单的蒸汽动力循环。其循环热效率等于汽轮机中转变为功的有用热与锅炉吸收的总热量之比。
五、几个实际问题
工程中常要处理流体或蒸汽在管路设备，如喷管、扩压管、节流阀内的流动情况，下面就对喷管和节流做一个简单介绍。
1）喷管
喷管就是通过流道截面积的变化，使流体的速度和压力产生相应变化的设备。一般喷管可分为渐缩喷管，渐扩喷管和缩放喷管等。电站中用到的射水、射汽抽汽器用的就是缩放喷管的形式。
①渐缩喷管：横截面积逐渐变小，流体速度增大，压
力降低。
②渐扩喷管：横截面积逐渐变大，流体速度减小，压
力增加。
③缩放喷管（拉法尔喷管）：横截面积先缩小后变大，
流体流速先变大后变小，压力先减小后增大。喷管
最小截面处称为喉部。喉部的流速称为临界流速，
即为声音的速度。
2）节流
流体经过突然收缩的截面，如阀门、孔板、节流圈
等部件而产生压力下降的现象称为节流。电站中用
到的流量变送器就是利用节流孔板产生的压力差来
进行流量测量的。
工程热力学名词解释专题 注：参考哈工大的工程热力学和西交大的工程热力学 第一章——基本概念 1、闭口系统：热力系与外界无物质交换的系统。 2、开口系统：热力系与外界有物质交换的系统。 3、绝热系统：热力系与外界无热量交换的系统。 4、孤立系统：热力系与外界有热量交换的系统。 5、热力平衡状态：热力系在没有外界作用的情况下其宏观性质不随时间变化的状态。 6、准静态过程：如果造成系统状态改变的不平衡势差无限小，以致该系统在任意时刻均无限接近于某个平衡态，这样的过程称为准静态过程 7、热力循环：热力系从某一状态开始，经历一系列中间状态后，又回复到原来状态。 8、系统储存能：是指热力学能、宏观动能、和重力位能的总和。 9、热力系统：根据所研究问题的需要，把用某种表面包围的特定物质和空间作为具体指定的热力学的研究对象，称之为热力系统。 第二章——热力学第一定律 1、热力学第一定律：当热能与其他形式的能量
相互转换时，能的总量保持不变。或者，第一类永动机是不可能制成的。 2、焓：可以理解为由于工质流动而携带的、并取决于热力状态参数的能量，即热力学能与推动功的总和。 3、技术功：技术上可资利用的功，是稳定流动系统中系统动能、位能的增量与轴功三项之和 4、稳态稳流：稳定流动时指流道中任何位置上的流体的流速及其他状态参数都不随时间而变化流动。第三章——热力学第二定律 1、可逆过程：系统经过一个过程后，如果使热力系沿原过程的路线反向进行并恢复到原状态，将不会给外界留下任何影响。 2、热力学第二定律：克劳修斯表述：不可能把热从低温物体转移到高温物体而不引起其他变化。开尔文普朗克表述：不可能从单一热源吸热而使之全部转变为功。 3、可用能与不可用能：可以转变为机械功的那部分热能称为可用能，不能转变为机械功的那部分热能称为不可用能。 4、熵流：热力系和外界交换热量而导致的熵的
工程热力学公式大全 1.梅耶公式: R c c v p =- R c c v p 0''ρ=- 0R MR Mc Mc v p ==- 2.比热比: v p v p v p Mc Mc c c c c ===''κ 1-= κκR c v 1 -=κnR c p 外储存能: 1． 宏观动能: 221mc E k = 2． 重力位能: mgz E p = 式中 g —重力加速度。 系统总储存能: 1.p k E E U E ++= 或mgz mc U E ++ =221 2.gz c u e ++=22 1 3.U E = 或u e =(没有宏观运动,并且高度为零) 热力学能变化: 1.dT c du v =,?=?2 1dT c u v 适用于理想气体一切过程或者实际气体定容过程 2.)(12T T c u v -=? 适用于理想气体一切过程或者实际气体定容过程(用定值比热计算)
3.102000121221t c t c dt c dt c dt c u t vm t vm t v t v t t v ?-?=-==???? 适用于理想气体一切过程或者实际气体定容过程(用平均比热计算) 4.把()T f c v =的经验公式代入?=?2 1dT c u v 积分。 适用于理想气体一切过程或者实际气体定容过程(用真实比热公式计算) 5.∑∑====+++=n i i i n i i n u m U U U U U 1121 由理想气体组成的混合气体的热力学能等于各组成气体热力学能之与,各组成气体热力学能又可表示为单位质量热力学能与其质量的乘积。 6.?-=?21pdv q u 适用于任何工质,可逆过程。 7.q u =? 适用于任何工质,可逆定容过程 8.?=?21pdv u 适用于任何工质,可逆绝热过程。 9.0=?U 适用于闭口系统任何工质绝热、对外不作功的热力过程等热力学能或理想气体定温过程。 10.W Q U -=? 适用于mkg 质量工质,开口、闭口,任何工质,可逆、不可逆过程。 11、w q u -=? 适用于1kg 质量工质,开口、闭口,任何工质,可逆、不可逆过程 12、pdv q du -=δ 适用于微元,任何工质可逆过程 13.pv h u ?-?=? 热力学能的变化等于焓的变化与流动功的差值。 焓的变化: 1.pV U H += 适用于m 千克工质 2.pv u h += 适用于1千克工质 3.()T f RT u h =+=
第一章基本概念 1.基本概念 热力系统：用界面将所要研究的对象与周围环境分隔开来，这种人为分隔的研究对象，称为热力系统，简称系统。 边界：分隔系统与外界的分界面，称为边界。 外界：边界以外与系统相互作用的物体，称为外界或环境。 闭口系统：没有物质穿过边界的系统称为闭口系统，也称控制质量。 开口系统：有物质流穿过边界的系统称为开口系统，又称控制体积，简称控制体，其界面称为控制界面。 绝热系统：系统与外界之间没有热量传递，称为绝热系统。 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，称为孤立 系统。 单相系：系统中工质的物理、化学性质都均匀一致的系统称为单相系。 复相系：由两个相以上组成的系统称为复相系，如固、液、气组成的三 相系统。 单元系：由一种化学成分组成的系统称为单元系。 多元系：由两种以上不同化学成分组成的系统称为多元系。 均匀系：成分和相在整个系统空间呈均匀分布的为均匀系。 非均匀系：成分和相在整个系统空间呈非均匀分布，称非均匀系。 热力状态：系统中某瞬间表现的工质热力性质的总状况，称为工质的热力状态，简称为状态。 平衡状态：系统在不受外界影响的条件下，如果宏观热力性质不随时间而变化，系统内外同时建立了热的和力的平衡，这时系统的状态称为热力平衡状态，简称为平衡状态。 状态参数：描述工质状态特性的各种物理量称为工质的状态参数。如温度（T）、压力（P）、比容（υ）或密度（ρ）、内能（u）、焓（h）、熵（s）、自由能（f）、自由焓（g）等。 基本状态参数：在工质的状态参数中，其中温度、压力、比容或密度可以直接或间接地用仪表测量出来，称为基本状态参数。
温度：是描述系统热力平衡状况时冷热程度的物理量，其物理实质是物质内部大量微观分子热运动的强弱程度的宏观反映。 热力学第零定律：如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。 压力：垂直作用于器壁单位面积上的力，称为压力，也称压强。 相对压力：相对于大气环境所测得的压力。如工程上常用测压仪表测定系统中工质的压力即为相对压力。 比容：单位质量工质所具有的容积，称为工质的比容。 密度：单位容积的工质所具有的质量，称为工质的密度。 强度性参数：系统中单元体的参数值与整个系统的参数值相同，与质量多少无关，没有可加性，如温度、压力等。在热力过程中，强度性参数起着推动力作用，称为广义力或势。 广延性参数：整个系统的某广延性参数值等于系统中各单元体该广延性参数值之和，如系统的容积、内能、焓、熵等。在热力过程中，广延性参数的变化起着类似力学中位移的作用，称为广义位移。 准静态过程：过程进行得非常缓慢，使过程中系统内部被破坏了的平衡有足够的时间恢复到新的平衡态，从而使过程的每一瞬间系统内部的状态都非常接近平衡状态，整个过程可看作是由一系列非常接近平衡态的状态所组成，并称之为准静态过程。 可逆过程：当系统进行正、反两个过程后，系统与外界均能完全回复到初始状态，这样的过程称为可逆过程。 膨胀功：由于系统容积发生变化（增大或缩小）而通过界面向外界传递的机械功称为膨胀功，也称容积功。 热量：通过热力系边界所传递的除功之外的能量。 热力循环：工质从某一初态开始，经历一系列状态变化，最后又回复到初始状态的全部过程称为热力循环，简称循环。 第二章气体的热力性质 1.基本概念
衡势差无限小，以致该系统在任意时刻均无限接工程热力学名词解释专题近于某个平衡态，这样的过程称为准静态过程 7、热力循环：热力系从某一状态开始，经历一参考哈工大的工程热力学和西交大的工程热注：系列中间状态后，又回复到原来状态。力学8、系统储存能：是指热力学能、宏观动能、和第一章——基本概念重力位能的总和。 9、热力系统：根据所研究问题的需要，把用某热力系与外界无物质交换的系统。1、闭口系统：种表面包围的特定物质和空间作为具体指定的热力系与外界有物质交换的系统。2、开口系统：热力学的研究对象，称之为热力系统。热力系与外界无热量交换的系统。3、绝热系统：、孤立系统：4热力系与外界有热量交换的系统。第二章——热力学第一定律、热力平衡状态：热力系在没有外界作用的情5、热力学第一定律：当热能与其他形式的能量1况下其宏观性质不随时间变化的状态。相互转换时，能的总量保持不变。或者，第一类、准静态过程：如果造成系统状态改变的不平6． 永动机是不可能制成的。第三章——热力学第二定律 、焓：可以理解为由于工质流动而携带的、并21、可逆过程：系统经过一个过程后，如果使热即热力学能与推动取决于热力状态参数的能量，力系沿原过程的路线反向进行并恢复到原状态，功的总和。将不会给外界留下任何影响。
、技术功：技术上可资利用的功，是稳定流动32、热力学第二定律：克劳修斯表述：不可能把系统中系统动能、位能的增量与轴功三项之和热从低温物体转移到高温物体而不引起其他变、稳态稳流：稳定流动时指流道中任何位置上4化。开尔文普朗克表述：不可能从单一热源吸热的流体的流速及其他状态参数都不随时间而变而使之全部 转变为功。 化流动。3、可用能与不可用能：可以转变为机械功的那部分热能称为可用能，不能转变为机械功的那部分热能称为不可用能。 、熵流：热力系和外界交换热量而导致的熵的4． 流动量5、熵产：由热力系内部的热产引起的熵的产生。）之:工作再两个恒温热源（和6、卡诺定理TT21第四章——气体的热力性质间的循环，不管采用什么工质，如果是可逆的，2T1、理想气体：分子本身不具有体积、分子间没，如果不是可逆的，其热效其热效率均为?11T2T有作用力的气体称为理想气体。。率恒小于?11T2、定压比热：单位质量的物质，在压力不变的工质在某一火用：、工质的对一定的环境而言，7条件下，作单位温度变化时相应的焓的变化。状态下所具有的热力学能中理论上可以转化为3、定容比热：单位质量的物质，在比体积不变可用能的部分。的条件下，作单位温度变化时相应的热力学能的、孤立系统的熵增原理：在孤立系内，一切实8变化。都朝着使系统熵增加的方际过程（不可逆过程）4、迈耶公式及使用条件：，适用于RCC??向进行，或者在极限情况下（可逆过程）维持系gpv00理想气体。统的熵不变。．
第一部分(第一章～第五章) 一、概念 （一）基本概念、基本术语 1、工程热力学：工程热力学是从工程的观点出发，研究物质的热力性质、能量转换以及热 能的直接利用等问题。 2、热力系统：通常根据所研究问题的需要，人为地划定一个或多个任意几何面所围成的空 间作为热力学研究对象。这种空间的物质的总和称为热力系统，简称系统。 3、闭口系统：没有物质穿过边界的系统称为闭口系统。系统包含的物质质量为一不变的常 量，所以有时又称为控制质量系统。 4、开口系统：有物质流穿过边界的系统称为开口系统。开口系统总是一种相对固定的空间， 故又称开口系统为控制体积系统，简称控制体。 5、绝热系统：系统与外界之间没有热量传递的系统，称为绝热系统。 6、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，称为孤立系统。 7、热力状态：我们把系统中某瞬间表现的工质热力性质的总状况，称为工质的热力状态， 简称为状态。 8、状态参数：我们把描述工质状态特性的各种物理量称为工质的状态参数。 9、强度性状态参数：在给定的状态下，凡系统中单元体的参数值与整个系统的参数值相同， 与质量多少无关，没有可加性的状态参数称为强度性参数。 10、广延性状态参数：在给定的状态下，凡与系统所含物质的数量有关的状态参数称为广延 性参数。 11、平衡状态：在不受外界影响（重力场除外）的条件下，如果系统的状态参数不随时间变 化，则该系统所处的状态称为平衡状态。 12、热力过程：把工质从某一状态过渡到另一状态所经历的全部状态变化称为热力过程。 13、准静态过程：理论研究可以设想一种过程，这种过程进行得非常缓慢，使过程中系统部 被破坏了的平衡有足够的时间恢复到新的平衡态，从而使过程的每一瞬间系统部的 状态都非常接近平衡状态，于是整个过程就可看作是由一系列非常接近平衡态的状 态所组成，并称之为准静态过程。 14、可逆过程：当系统进行正、反两个过程后，系统与外界均能完全回复到初始状态，而不 留下任何痕迹，这样的过程称为可逆过程。 15、热力循环：把工质从某一初态开始，经历一系列状态变化，最后又回复到初始状态的全 部过程称为热力循环，简称循环。 16、循环热效率：正循环中热转换功的经济性指标用循环热效率表示，循环热效率等于循环 中转换为功的热量除以工质从热源吸收的总热量。 17、卡诺循环：由两个可逆定温过程与两个可逆绝热过程组成的，我们称之为卡诺循环。
热力系统：将所要研究的对象与周围环境分隔开来，这种人为分隔出来的研究对象，称之为热力系统。简称系统。边界：分隔系统与外界的分界面，作用：确定研究对象，将系统与外界分隔。 外界：边界以外与系统相互作用的物体，称为外界或环境。系统与外界作用通过分界面进行，有三种形式：功交换、热交换、物质交换。 闭口系统：没物质穿过边界的系统。又称为控制质量系统。 开口系统：有物质穿过边界的系统。 绝热系统：系统与外界无热量交换的系统。 孤立系统：系统与外界不发生任何能量传递和物质交换的系统。 热力状态：系统中某瞬间表现的工质热力性质的总状况。简称状态。热力状态反应大量分子热运动的平动特征。 平衡状态：系统在不受外界影响的条件下，系统内外同时建立了热和力平衡，这时系统的状态，称为平衡状态。 状态参数：描述工质状态特征的各种物理量。 基本状态参数：可以直接或间接地用仪表测量出来的参数。 比容：单位质量工质所具有的容积，称为工质的比容。 密度：单位容积的工质所具有的质量，称为工质的密度。 温度：描述热力平衡系统冷热状况的物理量。温度的数值标尺简称温标。 压力：垂直作用于器壁单位面积上的力。（也称压强） P=F/A 相对压力（表压力）=大气压力+绝对压力：以大气压力作为基准所表示的压力。 绝对压力：以绝对真空作为基准所表示的压力。状态参数。 道尔顿分压定律：混合气体总压力为P，等于各组成气体分压力Pi之和。 分容积：假象混合气体中组成气体具有混合气体相同温度和压力时，单独占有的容积。 准静态过程：由一系列非常接近平衡态的状态所组成的过程。（是理想化过程） 可逆过程：当系统进行正反两个过程后，系统与外界均能完全回复到初始状态的过程。反之为不可逆过程。（理想化过程）可逆过程实现条件(特征)：1.过程势差无限小，即准静过程。2.没有耗散效应。 体积功：由于系统体积发生变化而通过界面向外界传递的机械功。（体积增大为膨胀功，体积减小为压缩功） 热力循环：工质从某一初态出发，经过一系列的中间状态变化，又回复到原来状态的全部过程。 理想气体：科学抽象的假象气体模型。气体分子是一些弹性的、不占有体积的质点，气体分子间无相互作用力。 比热容：单位物量的物质，温度升高或降低1K所吸收或放出的热量。 定容比热容：在定容情况下，单位物量的气体，温度变化1K所吸收或放出的热量。 定压比热容：在定容情况下，单位物量的气体，温度变化1K所吸收或放出的热量。Cp-Cv=R（适用于理想气体） 绝热指数（比热容比）κ：定压比热Cp与定体积比热Cv之比。 混合气体成分：混合气体中各组成气体的含量与混合气体总量的比值。分为：质量、容积、摩尔成分。 热力学第一定律：自然界一切物质都有能量，能量既不能被创造也不能被消灭，只能从一种形式转换成另一种形式，或从一个系统转移到另一个系统，而其总能量保持恒定。或者，第一类永动机是不可能制成的。 系统储存能（系统总能）：是指热力学能（内能）、外部储存能（宏观动能和重力位能）的总和。 膨胀功（容积功）：在压力差作用下，由于系统工质容积发生变化而传递的机械功。 轴功：系统通过机械轴与外界传递的机械功。 流动功（推动功）：为推动流通通过控制界面而传递的机械功。 技术功：热力过程中可被直接用来做功的能量，膨胀功与流动功代数和。
5．梅耶公式： R c c v p =- R c c v p 0''ρ=- 0R MR Mc Mc v p ==- 6．比热比： v p v p v p Mc Mc c c c c ===''κ 1-= κκR c v 1 -=κnR c p 外储存能： 1． 宏观动能： 221mc E k = 2． 重力位能： mgz E p = 式中 g —重力加速度。 系统总储存能： 1．p k E E U E ++= 或mgz mc U E ++ =221 2．gz c u e ++=221 3．U E = 或u e =（没有宏观运动，并且高度为零） 热力学能变化： 1．dT c du v =，?=?2 1dT c u v 适用于理想气体一切过程或者实际气体定容过程 2．)(12T T c u v -=? 适用于理想气体一切过程或者实际气体定容过程（用定值比热计算） 3．102000121221t c t c dt c dt c dt c u t vm t vm t v t v t t v ?-?=-==???? 适用于理想气体一切过程或者实际气体定容过程（用平均比热计算）
4．把()T f c v =的经验公式代入?=?2 1dT c u v 积分。 适用于理想气体一切过程或者实际气体定容过程（用真实比热公式计算） 5．∑∑====+++=n i i i n i i n u m U U U U U 1121Λ 由理想气体组成的混合气体的热力学能等于各组成气体热力学能之和，各组成气体热力学能又可表示为单位质量热力学能与其质量的乘积。 6．?-=?21pdv q u 适用于任何工质，可逆过程。 7．q u =? 适用于任何工质，可逆定容过程 8．?=?21pdv u 适用于任何工质，可逆绝热过程。 9．0=?U 适用于闭口系统任何工质绝热、对外不作功的热力过程等热力学能或理想气体定温过程。 10．W Q U -=? 适用于mkg 质量工质，开口、闭口，任何工质，可逆、不可逆过程。 11.w q u -=? 适用于1kg 质量工质，开口、闭口，任何工质，可逆、不可逆过程 12.pdv q du -=δ 适用于微元，任何工质可逆过程 13．pv h u ?-?=? 热力学能的变化等于焓的变化与流动功的差值。 焓的变化： 1．pV U H += 适用于m 千克工质 2．pv u h += 适用于1千克工质 3．()T f RT u h =+= 适用于理想气体 4．dT c dh p =，dT c h p ?=?2 1 适用于理想气体的一切热力过程或者实际气体的定压过程
工程热力学 名词解释（4×5=20分） 1.可逆过程：当系统进行正、反两个过程后，系统与外界均能完全回复到初始状态。 平衡状态：系统在不受外界影响的条件下，如果宏观热力性质不随时间变化，系统内外同时建立了热平衡和力平衡，这是系统的状态称为热力平衡状态，简称平衡状态。 准静态过程：如果造成系统状态改变的不平衡势差无限小，以致该系统在任意时刻均无限接近于某个平衡态，这样的过程称为准静态过程。 状态参数：描述工质状态特性的各种物理量称为工质的状态参数。 2.膨胀功：在压力差作用下，由于系统工质容积发生变化而通过界面向外界传递的机械功。 技术功：热力过程中可被直接利用来做功的能量通称为技术功。 流动功：为推动流体通过控制体界面而传递的机械功，它是维持流体正常流动所必须传递的能量。 轴功：系统通过机械轴与外界传递的机械功。 3.理想气体：分子本身不具有体积、分子间没有作用力的气体称为理想气体。 实际气体：气体的状态处于很高的压力或很低的温度，气体有很高的密度，以致分子本身的体积及分子间的相互作用力不能忽略不计时的气体，称为实际气体。
4.热力学用：闭口系统从给定状态可逆地过渡到与环境状态相平衡，对外所作的最大有用功，称为热力学能用。 焓用：工质流从初态可逆过渡到环境状态，单位质量工质焓降可能做出的最大技术功是工质流的焓用。 热量用：当热源温度T高于环境温度T0时，从热源取得热量Q，通过可逆热机可对外界做出的最大功称为热量用。 冷量用：当热源温度T低于环境温度T0时，在可逆条件下，外界消耗的最小功即为冷量用。 5.闭口系统：没有物质穿过边界的系统。 开口系统：有物质流穿过边界的系统。 绝热系统：系统与外界之间没有热量传递的系统。 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。 6.定压比热容：单位质量的物质，在压力不变的条件下，作单位温度变化时相应的焓的变化。 定容比热容：单位质量的物质，在比体积不变的条件下，作单位温度变化时相应的热力学能的变化。 体积比热容：单位体积的物质，温度升高或降低1K(℃)所吸收或放出的热量，称为该物质的体积比热容。 质量比热容：单位质量的物质，温度升高或降低1K(℃)所吸收或放出的热量，称为该物质的质量比热容。 摩尔比热容：单位物质的量的物质，温度升高或降低1K(℃)所吸
工程热力学大总结 '
… 第一章基本概念 1.基本概念 热力系统：用界面将所要研究的对象与周围环境分隔开来，这种人为分隔的研究对象，称为热力系统，简称系统。 边界：分隔系统与外界的分界面，称为边界。 外界：边界以外与系统相互作用的物体，称为外界或环境。 闭口系统：没有物质穿过边界的系统称为闭口系统，也称控制质量。 ) 开口系统：有物质流穿过边界的系统称为开口系统，又称控制体积，简称控制体，其界面称为控制界面。 绝热系统：系统与外界之间没有热量传递，称为绝热系统。 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，称为孤立系统。 单相系：系统中工质的物理、化学性质都均匀一致的系统称为单相系。 复相系：由两个相以上组成的系统称为复相系，如固、液、气组成的三相系统。 单元系：由一种化学成分组成的系统称为单元系。 多元系：由两种以上不同化学成分组成的系统称为多元系。 } 均匀系：成分和相在整个系统空间呈均匀分布的为均匀系。 非均匀系：成分和相在整个系统空间呈非均匀分布，称非均匀系。 热力状态：系统中某瞬间表现的工质热力性质的总状况，称为工质的热力状态，简称为状态。 平衡状态：系统在不受外界影响的条件下，如果宏观热力性质不随时间而变化，系统内外同时建立了热的和力的平衡，这时系统的状态称为热力平衡状态，简称为平衡状态。 状态参数：描述工质状态特性的各种物理量称为工质的状态参数。如温度（T）、压力（P）、比容（υ）或密度（ρ）、内能（u）、焓（h）、熵（s）、自由能（f）、自由焓（g）等。 基本状态参数：在工质的状态参数中，其中温度、压力、比容或密度可以直接或间接地用仪表测量出来，称为基本状态参数。
名词解释 1.工程热力学在阐释热力学普遍原理的基础上，研究原理的应用，着重研究热能与其他形式能量的转换规律。 2.热能动力设备: 从燃料燃烧中得到热能以及利用热能得到动力的整套设备，分为蒸汽动力装置和燃气动力装置。工质经历吸热、膨胀做功、排热过程。 3.实现热能与机械能转化的媒介物质叫做工质，工质从中吸热的叫做热源（高温热源），放出热能的叫做冷源（低温热源）。 4.热力系统： 被认为分割出来作为热力学分析对象的有限物质系统，边界，外界，闭口系(控制质量)： 只有能量交换没有物质交换 开口系（控制容积）： 有能量和物质交换， 绝热系统： 无热量交换， 孤立系统： 无热量和质量交换。 5.1 bar=e5 pa1atm=1.01e5 pa1 at(工程大气压)=0.98e5 pa1mm hg=133.32 pa1mmh2o =9.81 pa1atm=760mm hg = 10m h2o 6.系统参数不随时间变化即为达到稳定状态，系统在不受外界影响条件下状态保持不变即为平衡状态。 准平衡状态（准静态过程）：
过程进行得很缓慢，破坏平衡所需要的时间远大于弛豫时间，随时都不致掀桌偏离平衡状态。进行的无限缓慢的过程。 气体工质在压力差作用下实现准平衡过程的条件是： 气体工质和外界压力差、温度差无限小可逆过程： 完成某一过程后，有可能使工质沿相同的路径恢复到原来状态，且不留下任何改变。 可逆过程=无耗散+准静态过程。 7.系统对外界做功为正，外界对系统做功为负；系统吸热为正，放热为负。 8.可逆循环： 全部由可逆过程组成的循环，构成一条封闭的曲线 内可逆循环： 假象工质与热源间有一物体，物体与工质温差无限小。工质的循环可看作可逆循环。 正向循环： 将热能转化为机械能，使外界得到功；热动力循环 逆向循环： 将热量从低温热源传到高温热源，会消耗外功。制冷装置，热泵 9.推动功： 工质在开口系统中流动而传递的功。 10.流动功： 推动功差p1v1-p2v2是系统维持工质流动所需的功。
5．梅耶公式： R c c v p =- R c c v p 0''ρ=- 0R MR Mc Mc v p ==- 6．比热比： v p v p v p Mc Mc c c c c = = = ''κ 1-= κκR c v 1 -=κnR c p 外储存能： 1． 宏观动能： 2 2 1mc E k = 2． 重力位能： mgz E p = 式中 g —重力加速度。 系统总储存能： 1．p k E E U E ++= 或mgz mc U E ++=2 21 2．gz c u e ++=22 1 3．U E = 或 u e =（没有宏观运动，并且高度为零） 热力学能变化： 1．dT c du v =，?=?2 1dT c u v 适用于理想气体一切过程或者实际气体定容过程 2．)(12T T c u v -=? 适用于理想气体一切过程或者实际气体定容过程（用定值比热计算） 3．10 20 121 2 2 1 t c t c dt c dt c dt c u t vm t vm t v t v t t v ?-?=-==???? 适用于理想气体一切过程或者实际气体定容过程（用平均比热计算）
4．把 ()T f c v =的经验公式代入?=?2 1 dT c u v 积分。 适用于理想气体一切过程或者实际气体定容过程（用真实比热公式计算） 5．∑∑====+++=n i i i n i i n u m U U U U U 1 1 21 由理想气体组成的混合气体的热力学能等于各组成气体热力学能之和，各组成气体热力学能又可表示为单位质量热力学能与其质量的乘积。 6．?-=?2 1pdv q u 适用于任何工质，可逆过程。 7．q u =? 适用于任何工质，可逆定容过程 8．?=?21 pdv u 适用于任何工质，可逆绝热过程。 9．0=?U 适用于闭口系统任何工质绝热、对外不作功的热力过程等热力学能或理想气体定温过程。 10．W Q U -=? 适用于mkg 质量工质，开口、闭口，任何工质，可逆、不可逆过程。 11.w q u -=? 适用于1kg 质量工质，开口、闭口，任何工质，可逆、不可逆过程 12.pdv q du -=δ 适用于微元，任何工质可逆过程 13．pv h u ?-?=? 热力学能的变化等于焓的变化与流动功的差值。 焓的变化： 1．pV U H += 适用于m 千克工质 2．pv u h += 适用于1千克工质 3．()T f RT u h =+= 适用于理想气体 4．dT c dh p =，dT c h p ?=?2 1 适用于理想气体的一切热力过程或者实际气体的定压过程
1. 第一章 基本概念及定义 2. 热能动力装置：从燃料燃烧中得到热能，以及利用热能所得到动力的整套设备（包括辅助设备）统称热能动力装置。 3. 工质：热能和机械能相互转化的媒介物质叫做工质，能量的转换都是通过工质状态的变化实现的。 4. 高温热源：工质从中吸取热能的物系叫热源，或称高温热源。 5. 低温热源：接受工质排出热能的物系叫冷源，或称低温热源。 6. 热力系统：被人为分割出来作为热力学分析对象的有限物质系统叫做热力系统。 7. 闭口系统：如果热力系统与外界只有能量交换而无物质交换，则称该系统为闭口系统。（系统质量不变） 8. 开口系统：如果热力系统与外界不仅有能量交换而且有物质交换，则称该系统为开口系统。（系统体积不变） 9. 绝热系统：如果热力系统和外界间无热量交换时称为绝热系统。（无论开口、闭口系统，只要没有热量越过边界） 10. 孤立系统：如果热力系统和外界既无能量交换又无物质交换时，则称该系统为孤立系统。 11. 表压力：工质的绝对压力>大气压力时，压力计测得的差数。 12. 真空度：工质的绝对压力<大气压力时，压力计测得的差数，此时的压力计也叫真空计。 13. 平衡状态：无外界影响系统保持状态参数不随时间而改变的状态。充要条件是同时到达热平衡和力平衡。 14. 稳定状态：系统参数不随时间改变。（稳定未必平衡） 15. 准平衡过程(准静态过程)：过程进行的相对缓慢，工质在平衡被破环后自动恢复平衡所需的时间很短，工质有足够的时间来恢复平衡，随时都不致显著偏离平衡状态，那么这样的过程就称为准平衡过程。它是无限接近于平衡状态的过程。 16. 可逆过程：完成某一过程后，工质沿相同的路径逆行回复到原来的状态，并使相互作用所涉及的外界亦回复到原来的状态，而不留下任何改变。可逆过程=准平衡过程+没有耗散效应（因摩擦机械能转变成热的现象）。 17. 准平衡与可逆区别：准平衡过程只着眼工质内部平衡;可逆过程是分析工质与外界作用产生的总效果，不仅要求工质内部平衡，还要求工质与外界作用可以无条件逆复。 18. 功：功是热力系统通过边界而传递的能量，且其全部效果可表现为举起重物。 19. 热量：热力系统与外界之间仅仅由于温度不同而通过边界传递的能量。 20. 两者不同：功是有规则的宏观运动的能量传递，在做功的过程中往往伴随着能量形态的转化。热量则是大量微观粒子杂乱热运动的能量传递，传递过程中不出现能量形态的转化。功转变成热量是无条件的而热量转变成功是有条件的。 21. 正向循环（热动力循环）：热能转化成机械能的循环叫做正循环，它使外界得到功Wnet 。 22. 逆向循环：工质在循环中消耗机械能（或其他能量）把热量从低温热源传给高温热源的过程称为逆循环，消耗外功。 23. 第二章 热力学第一定律 24. 热力学第一定律：自然界中的一切物质都具有能量，能量不可能被创造，也不可能被消灭，但可以从一种形态转变为另一种形态，在能量的转换过程中能量的总量保持不变。（热力学第一定律就是能量守恒和转换定律在热现象中的体现）。内能的改变方式有两个：做功和热传递 ΔU = W + Q 。 25. 第一类永动机：不消耗能量便可以永远对外做功的动力机械。 26. 热力学能（内能）：分子间的不规则运动的内动能，分子间的相互作用的内位能，维持分子结构的化学能，原子核内部的原子能，电磁场作用下的电磁能等一起构成热力学能。 27. 总能（总存储能）：内能（热力学能），外能（宏观运动动能及位能）的总和称总能。 28. 推动功：工质在开口系统中流动而传递的功称为推动功mpv 。 29. 流动功：系统为维持工质流动所需的功称为流动功(推动功差p2V2-p1V1）。 30. 技术功：机械能可以全部转变为技术上可以利用的功，称为技术功（技术上可资利用的功）。 31. 体积功：工质因体积的变化与外界交换的功。 32. 焓：在热力设备中，工质总是不断的从一处流到另一处，随着工质的移动而转移的能量，即热力学能和推动功之和u+pv 。 33. 稳定流动过程：流动过程中，开口系统内部及其边界上各点工质的热力参数及运动参数都不随时间而变，则这种流动过程称为稳定流动过程。反之，则为不稳定流动过程或瞬变流动过程。 34. 节流：工质流过阀门等设备时，流动界面突然收缩，压力下降，这种现象称为节流。 35. 第三章 气体和蒸汽的性质 36. 标准大气压：在纬度45°的海平面上，当温度为0℃时，760毫米高水银柱产生的压强叫做标准大气压。 37. 理想气体：1.分子间是弹性的、不具有体积的质点；2.分子间相互没有作用力。 38. 摩尔气体常数：R=MRg=8.314 5 J/(mol ·K)，与气体种类状态都无关。Rg 与气体种类有关，状态无关。Rg 物理意义是1 kg 某种理想气体定压升高1 K 对外作的功。 39. 定压比热容Cp ：压力不变的条件下，1kg 物质在温度升高1K 所需的热量称为定压比热容。 40. 定容比热容Cv ：体积不变的条件下，1kg 物质在温度升高1K 所需的热量称为定容比热容。Cp- Cv=Rg 气体常数。Cp/Cv=γ比热容比。 41. 湿饱和蒸汽：水蒸气和水的混合物称为湿饱和蒸汽。 42. 干饱和蒸汽：即饱和蒸汽，水全部变成蒸汽，这个时候的蒸汽称为干饱和蒸汽 43. 过热蒸汽：对饱和蒸汽继续定压加热，蒸汽温度升高，比体积增大，此时的蒸汽称为过热蒸汽。 44. 饱和状态：当汽化速度=液化速度时，系统处于动态平衡，宏观上气、液两相保持一定的相对数量。 45. 饱和温度：处于饱和状态的汽、液的温度相同称为饱和温度。 46. 饱和压力：处于饱和状态的蒸汽的压力称为饱和压力。 47. 过冷水：水温低于饱和温度时称为过冷水或未饱和水。 48. 过热度：温度超过饱和温度之值称为过热度 49. 汽化潜热：1kg 质量的某种液相物质在汽化过程中所吸收的热量。简称汽化潜热（液体蒸发吸收的热量）。 50. 第四章 气体与蒸汽的基本热力 51. 第五章 热力学第二定律 52. 热力学第二定律（克劳修斯说法）：热不可能自发的、不付代价的从低温物体传至高温物体。 53. 热力学第二定律（开尔文说法）：不可能制造出从单一热源吸热，使之全部转化为功而不留下其他任何变化的热力发动机。 54. 造成过程不可逆的两大因素：1、耗散效应。2、有限势差作用下的非准平衡变化。 55. 卡诺循环：工作于温度分别为1T 和2T 的两个热源之间的正向循环，由两个可逆定温过程和两个可逆绝热过程组成。 56. 概况性卡诺循环：双热源间的极限回热循环称为概括性卡诺循环。 57. 回热：用工质原本排出的热量加热工质本身的方法。 58. 熵产：由耗散热产生的熵增量叫做熵产。（闭口系内不可逆绝热过程中，存在不可逆因素引起耗散效应，使损失的机械能转化为热能被工质吸收，导致熵增大）。
工程热力学基础知识介绍 一、基本概念 工质：工作介质的简称。工质的状态参数有六个：1）压力 2）温度 3）比容：指单位工质所具有的容积。用γ表示。 γ=V/m (单位：mз/kg) 气体比容的倒数为气体的密度。 4）内能：指气体的内位能与内动能之和，用u表示。 5）焓：是一个表示能量的状态参数，用h表示。它由内能和推动功组成，即 h=u+pv 6) 熵：是一个导出的状态参数，它表示能量的传递方向。 用s表示。 二、热力学两大定律 热力学第一定律：热可以变为功，功也可以变为热。一定量的热消失时，必产生与之数量相当的功；消耗一定量的功时，也必出现相应数量的热。 热力学第二定律：热量不可能自发的，无条件的从低温物体传到高温物体。 三、热力过程 热力过程指工质由一种状态变化为另一种状态所经过
的途径。常见的热力过程有：定容过程、定压过程、定温过程、绝热过程。 理想气体状态方程：PV=nRT 1)定容过程：V=定值, P1/P2=T1/T2 定容过程中，工质不输出膨胀功，加给工质的热量未转化为机械能，全部用于增加工质的热力学能，因而工质温度升高。2）定压过程：P=定值，V1/V2=T1/T2 定压过程中，工质流过换热器等设备时，不对外做技术功，这时工质吸收热量转化的机械能全部用来维持工质的流动。3）定温过程：T=定值，P1V1=P2V2 定温过程中，由于热力学能不变，所以在定温膨胀时吸收的热量，全部转化未膨胀功。 4）绝热过程：ΔQ=0 绝热过程中，工质所作的技术功等于焓降，与外界无能量交换，过程功只来自工质本身的能量转换。 四、热力循环 一个热力系统经过一系列的热力变化，最后又回到原来完全相同的状态称为热力循环。余热电站的热力循环即为简单的朗肯循环。
传热学中的名词解释 1 ．稳态导热 : 发生在稳态温度场内的导热过程称为稳态导热。（或：物体中的温度分布不随时间而变化的导热称为稳态导热。） 2 ．稳态温度场: 温度场内各点的温度不随时间变化。（或温度场不随时间变化。） 3 ．热对流 : 依靠流体各部分之间的宏观运行，把热量由一处带到另一处的热传递现测温度均为肋基温度的理想散热量之比。象 4 ．传热过程: 热量由固体壁面一侧的热流体通过固体壁面传递给另一侧冷流体的过程 5 ．肋壁总效率: 肋侧表面总的实际散热量与肋壁 21. 换热器的效能（有效度）：换热器的实际传热量与最大可能传热量之比。或 22. 大容器沸腾：高于液体饱和温度的热壁面沉浸在具有自由表面的液体中所发生的沸腾。 23. 准稳态导热：物体内各点温升速度不变的导热过程。 24. 黑体：吸收率等于 1 的物体。 25. 复合换热：对流换热与辐射换热同时存在的综合热传递过程。 一、名词解释 1．热流量：单位时间内所传递的热量 2．热流密度：单位传热面上的热流量 3．导热：当物体内有温度差或两个不同温度的物体接触时，在物体各部分之间不发生相对位移的情况下，物质微粒(分子、原子或自由电子)的热运动传递了热量，这种现象被称为热传导，简称导热。 4．对流传热：流体流过固体壁时的热传递过程，就是热对流和导热联合用的热量传递过程，称为表面对流传热，简称对流传热。 5．辐射传热：物体不断向周围空间发出热辐射能，并被周围物体吸收。同时，物体也不断接收周围物体辐射给它的热能。这样，物体发出和接收过程的综合结果产生了物体间通过热辐射而进行的热量传递，称为表面辐射传热，简称辐射传热。6．总传热过程：热量从温度较高的流体经过固体壁传递给另一侧温度较低流体的过程，称为总传热过程，简称传热过程。 7．对流传热系数：单位时间内单位传热面当流体温度与壁面温度差为1K是的对流传热量，单位为W／(m2·K)。对流传热系数表示对流传热能力的大小。 8．辐射传热系数：单位时间内单位传热面当流体温度与壁面温度差为1K是的辐射传热量，单位为W／(m2·K)。辐射传热系数表示辐射传热能力的大小。 9．复合传热系数：单位时间内单位传热面当流体温度与壁面温度差为1K是的复合传热量，单位为W／(m2·K)。复合传热系数表示复合传热能力的大小。 10．总传热系数：总传热过程中热量传递能力的大小。数值上表示传热温差为1K时，单位传热面积在单位时间内的传热量。 第二章热传导
一、判断题： 1. 平衡状态一定稳定状态。 2. 热力学第一定律的实质是能量守恒定律； 3．公式d u = c v d t 适用理想气体的任何过程。 4．容器中气体的压力不变则压力表的读数也绝对不会改变。 5．在T —S 图上，任意二条可逆绝热过程线不能相交。 6．膨胀功与流动功都是过程的函数。 7．当把一定量的从相同的初始状态压缩到相同的终状态时，以可逆定温压缩过程最为省功。 8．可逆过程是指工质有可能沿原过程逆向进行，并能恢复到初始状态的过程。 9. 根据比热容的定义式 T q d d c ，可知理想气体的p c 为一过程量； 10. 自发过程为不可逆过程，非自发过程必为可逆过程； 11．在管道作定熵流动时，各点的滞止参数都相同。 12．孤立系统的熵与能量都是守恒的。 13．闭口绝热系的熵不可能减少。 14．闭口系统进行了一个过程，如果熵增加了，则一定是从外界吸收了热量。 15．理想气体的比焓、比熵和比定压热容都仅仅取决与温度。 16．实际气体绝热节流后温度一定下降。 17．任何不可逆过程工质的熵总是增加的，而任何可逆过程工质的熵总是不变的。 18. 不可逆循环的热效率一定小于可逆循环的热效率； 19．混合气体中质量成分较大的组分，其摩尔成分也一定大。 20．热力学恒等式du=Tds-pdv 与过程可逆与否无关。 21．当热源和冷源温度一定，热机工质能够做出的最大功就是在两热源间可逆热机对外输出的功。 22．从饱和液体状态汽化成饱和蒸汽状态，因为气化过程温度未变，所以焓的变化量Δh=c p ΔT=0。 23．定压过程的换热量q p =∫c p dT 仅适用于理想气体，不能用于实际气体。 24．在p －v 图上，通过同一状态点的定熵过程的斜率大于定温过程的斜率。
工程热力学基本概念及 重要公式 Company number：【WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998】
第一章基本概念1.基本概念 热力系统：用界面将所要研究的对象与周围环境分隔开来，这种人为分隔的研究对象，称为热力系统，简称系统。 边界：分隔系统与外界的分界面，称为边界。 外界：边界以外与系统相互作用的物体，称为外界或环境。 闭口系统：没有物质穿过边界的系统称为闭口系统，也称控制质量。 开口系统：有物质流穿过边界的系统称为开口系统，又称控制体积，简称控制体，其界面称为控制界面。 绝热系统：系统与外界之间没有热量传递，称为绝热系统。 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，称为孤立系统。 单相系：系统中工质的物理、化学性质都均匀一致的系统称为单相系。 复相系：由两个相以上组成的系统称为复相系，如固、液、气组成的三相系统。 单元系：由一种化学成分组成的系统称为单元系。 多元系：由两种以上不同化学成分组成的系统称为多元系。 均匀系：成分和相在整个系统空间呈均匀分布的为均匀系。 非均匀系：成分和相在整个系统空间呈非均匀分布，称非均匀系。 热力状态：系统中某瞬间表现的工质热力性质的总状况，称为工质的热力状态，简称为状态。 平衡状态：系统在不受外界影响的条件下，如果宏观热力性质不随时间而变化，系统内外同时建立了热的和力的平衡，这时系统的状态称为热力平衡状态，简称为平衡状态。
状态参数：描述工质状态特性的各种物理量称为工质的状态参数。如温度（T）、压力（P）、比容（υ）或密度（ρ）、内能（u）、焓（h）、熵（s）、自由能（f）、自由焓（g）等。 基本状态参数：在工质的状态参数中，其中温度、压力、比容或密度可以直接或间接地用仪表测量出来，称为基本状态参数。 温度：是描述系统热力平衡状况时冷热程度的物理量，其物理实质是物质内部大量微观分子热运动的强弱程度的宏观反映。 热力学第零定律：如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。 压力：垂直作用于器壁单位面积上的力，称为压力，也称压强。 相对压力：相对于大气环境所测得的压力。如工程上常用测压仪表测定系统中工质的压力即为相对压力。 比容：单位质量工质所具有的容积，称为工质的比容。 密度：单位容积的工质所具有的质量，称为工质的密度。 强度性参数：系统中单元体的参数值与整个系统的参数值相同，与质量多少无关，没有可加性，如温度、压力等。在热力过程中，强度性参数起着推动力作用，称为广义力或势。 广延性参数：整个系统的某广延性参数值等于系统中各单元体该广延性参数值之和，如系统的容积、内能、焓、熵等。在热力过程中，广延性参数的变化起着类似力学中位移的作用，称为广义位移。 准静态过程：过程进行得非常缓慢，使过程中系统内部被破坏了的平衡有足够的时间恢复到新的平衡态，从而使过程的每一瞬间系统内部的状态都非常接近平衡状态，整个过程可看作是由一系列非常接近平衡态的状态所组成，并称之为准静态过程。