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。
2.常用公式
状态参数:1
2
1
2
x
x
dx-
=
?
?=0
dx
状态参数是状态的函数，对应一定的状态，状态参数都有唯一确定的数值，工质在热力过程中发生状态变化时，由初状态经过不同路径，最后到达
终点，其参数的变化值，仅与初、终状态有关，而与状态变化的途径无关。 温 度 ：
1．BT w m =2
2
式中
2
2
w m —分子平移运动的动能，其中m 是一个分子的质量，w 是分子平移运动的均方根速度； B —比例常数；
T —气体的热力学温度。
2．t T +=273
压 力 ：
1．
nBT w m n p 3
22322
==
式中
P —单位面积上的绝对压力；
n —分子浓度，即单位容积内含有气体的分子数V
N
n =
，其中N 为容积V 包含的气体分子总数。 2．f
F
p =
F —整个容器壁受到的力，单位
为牛（N ）；
f —容器壁的总面积（m 2）。
3．
g p B p +=
（P >B ）
H B p -=
（P
式中 B —当地大气压力
P g —高于当地大气压力时的相对压力，称表
压力；
H —低于当地大气压力时的相对压力，称
为真空值。 比容: 1．m
V
v = m 3
/kg
式中 V —工质的容积
m —工质的质量
2．1=v ρ 式中 ρ—工质的密度
kg/m
3
v —工质的比容
m 3
/kg
热力循环:
??=w q δδ
或∑=?0u ，?=0du
循环热效率:
1
2121101q q q q q q w t -=-==
η 式中 q 1—工质从热源吸热；
q 2—工质向冷源放热；
w 0—循环所作的净功。
制冷系数：
2
12
021q q q w q -=
=
ε 式中 q 1—工质向热源放出热量；
q 2—工质从冷源吸取热量；
w 0—循环所作的净功。
供热系数：
2
11
012q q q w q -=
=
ε 式中 q 1—工质向热源放出热量
q 2—工质从冷源吸取热量
w 0—循环所作的净功
第二章 气体的热力性质 1.基本概念
理想气体：气体分子是由一些弹性的、忽略分子之间相互作用力（引力和斥力）、不占有体积的质点所构成。
比热：单位物量的物体，温度升高或降低1K （1℃）所吸收或放出的热量，称为该物体的比热。 定容比热：在定容情况下，单位物量的物体，温度变化1K （1℃）所吸收或放出的热量，称为该物体的定容比热。
定压比热：在定压情况下，单位物量的物体，温度变化1K （1℃）所吸收或放出的热量，称为该物体的定压比热。
定压质量比热：在定压过程中，单位质量的物体，当其温度变化1K （1℃）时，物体和外界交换的热量，称为该物体的定压质量比热。
定压容积比热：在定压过程中，单位容积的物体，当其温度变化1K （1℃）时，物体和外界交换的热量，称为该物体的定压容积比热。
定压摩尔比热：在定压过程中，单位摩尔的物体，当其温度变化1K （1℃）时，物体和外界交换的热量，称为该物体的定压摩尔比热。
定容质量比热：在定容过程中，单位质量的物体，当其温度变化1K （1℃）时，物体和外界交换的热量，称为该物体的定容质量比热。
定容容积比热：在定容过程中，单位容积的物体，当其温度变化1K （1℃）时，物体和外界交换的热量，称为该物体的定容容积比热。
定容摩尔比热：在定容过程中，单位摩尔的物体，当其温度变化1K （1℃）时，物体和外界交换的热量，称为该物体的定容摩尔比热。
混合气体的分压力：维持混合气体的温度和容积不变时，各组成气体所具有的压力。
道尔顿分压定律：混合气体的总压力P 等于各组成气体分压力P i 之和。
混合气体的分容积：维持混合气体的温度和压力不变时，各组成气体所具有的容积。
阿密盖特分容积定律：混合气体的总容积V 等于各组成气体分容积V i 之和。
混合气体的质量成分：混合气体中某组元气体的质量与混合气体总质量的比值称为混合气体的质量成分。
混合气体的容积成分：混合气体中某组元气体的容积与混合气体总容积的比值称为混合气体的容积成分。
混合气体的摩尔成分：混合气体中某组元气体的摩尔数与混合气体总摩尔数的比值称为混合气体的摩尔成分。
对比参数：各状态参数与临界状态的同名参数的比值。
对比态定律：对于满足同一对比态方程式的各种气体，对比参数
r p 、r T 和r v 中若有两个相等，则第三
个对比参数就一定相等，物质也就处于对应状态中。 2.常用公式 理想气体状态方程： 1．
RT pv =
式中 p —绝对压力 Pa v —比容
m 3
/kg
T —热力学温度 K 适用于1千克理想气体。
2．
mRT pV =
式中 V —质量为m kg 气体所占的容积 适用于m 千克理想气体。 3．
T R pV M 0=
式中 V M = M v —气体的摩尔容积，m 3
/kmol ；
R 0=MR —通用气体常数，
J/kmol ·K
适用于1千摩尔理想气体。 4．
T nR pV 0=
式中 V —nK mol 气体所占有的容积，m 3；
n —气体的摩尔数，
M
m
n =
，kmol
适用于n 千摩尔理想气体。
5．通用气体常数：R 0
83140=R
J/Kmol ·K
R 0与气体性质、状态均无关。
6．气体常数：R
M
M R R 8314
0=
=
J/kg ·K R 与状态无关，仅决定于气体性质。
7．
1122
12
p v p v T T =
比热：
1．比热定义式：dT
q
c δ=
表明单位物量的物体升高或降低1K 所吸收或放出的热量。其值不仅取决于物质性质，还与气体热力的过程和所处状态有关。
2．质量比热、容积比热和摩尔比热的换算关系：
04
.22'ρc Mc
c ==
式中 c —质量比热，kJ/Kg ·k 'c —容积比热，kJ/m 3·k
M c —摩尔比热，kJ/Kmol ·k
3．定容比热：v
v v
v
T u dT du dT
q c ???
????==
=
δ 表明单位物量的气体在定容情况下升高或降低1K 所吸收或放出的热量。 4．定压比热：dT
dh dT
q c p
p
=
=
δ 表明单位物量的气体在定压情况下升高或降低1K 所吸收或放出的热量。 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
道尔顿分压定律：
V
T n
i i n p p p p p p ,1321??????=++++=∑=ΛΛ
阿密盖特分容积定律：
P
T n
i i n V V V V V V ,1321??????=++++=∑=ΛΛ
质量成分：
i
i m g m
=
121
1n
n i i g g g g =+++==∑L L
容积成分： i
i V r V
=
121
1n
n i i r r r r r ==++==∑L 摩尔成分： i i n x n =
1211n
n i i x x x x x ==+++==∑L L
容积成分与摩尔成分关系：
i i i n
r x n
==
质量成分与容积成分：
i i i i i i i i m n M M M g x r m nM M M
=
===
i i i i
i i i M R
g r r r M R ρρ
===
折合分子量：
1
1
1
n
i i
n n
i i i i i i i n M
m M x M r M n
n
=====
==∑∑∑
121121
1
n
n i i n
i
M g g g
g M M M M ==
=
+++∑L L
折合气体常数：
00
1
000
1
n
n
i
i n
i i i
i i i R m n R R nR
M R g R M m
m
m
======
=
=∑∑∑
00
1122n n
R R R M r M r M r M =
=
+++L L
12
121
n n r r r R R R =
+++L L
1
1
n
i i i
r R
==
∑
分压力的确定
i i i V
p p r p V
==
i i i i i i i R M
p g p g p g p M R ρρ===g g g g 混合气体的比热容：
121
n
n n i i
i c g g c g c ==+=∑L L 12c +g c +
混合气体的容积比热容：121
'''n
n n i i i c r r c rc ==+=∑L L 12c'+r c'+
混合气体的摩尔比热容：
1
1
n n
i i i i i i i Mc M g c x M c ====∑∑
混合气体的热力学能、焓和熵 1
n
i i U
U ==∑ 或
1
n
i i i U m u ==∑
1
n i i H H ==∑ 或 1
n
i i i H m h ==∑
1
n i i S S ==∑ 或 1
n
i i i S m s ==∑ 范德瓦尔(Van der Waals)方程
()2a p v b RT
v ?
?+-= ??
? 对于1kmol 实际气体
()02M M a p V b R T V ??
+-= ??? 压缩因子：
id v pv
z v RT
==
对比参数： r c T
T T =
， r c
p
p p =
，
r c
v v v =
第三章 热力学第一定律 1.基本概念
热力学第一定律:能量既不能被创造，也不能被消灭，它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，而其总量保持恒定，这一自
然界普遍规律称为能量守恒与转换定律。把这一定
律应用于伴有热现象的能量和转移过程，即为热力学第一定律。
第一类永动机：不消耗任何能量而能连续不断作功的循环发动机，称为第一类永动机。
热力学能：热力系处于宏观静止状态时系统内所有微观粒子所具有的能量之和。
外储存能：也是系统储存能的一部分，取决于系统工质与外力场的相互作用（如重力位能）及以外界为参考坐标的系统宏观运动所具有的能量（宏观动能）。这两种能量统称为外储存能。
轴功：系统通过机械轴与外界传递的机械功称为轴功。
流动功（或推动功）：当工质在流进和流出控制体界面时，后面的流体推开前面的流体而前进，这样后面的流体对前面的流体必须作推动功。因此，流动功是为维持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。 焓：流动工质向流动前方传递的总能量中取决于
热力状态的那部分能量。对于流动工质，焓=内能+流动功，即焓具有能量意义；对于不流动工质，焓只是一个复合状态参数。
稳态稳流工况：工质以恒定的流量连续不断地进
出系统，系统内部及界面上各点工质的状态参数和宏观运动参数都保持一定，不随时间变化，称稳态稳流工况。
技术功：在热力过程中可被直接利用来作功的能
量，称为技术功。
动力机：动力机是利用工质在机器中膨胀获得机械功的设备。
压气机：消耗轴功使气体压缩以升高其压力的设备称为压气机。
节流：流体在管道内流动，遇到突然变窄的断面，由于存在阻力使流体压力降低的现象。 2.常用公式 外储存能： 宏观动能：
22
1mc E k =
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
2
1
2．gz c u e ++
=2
2
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
1
dT 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．)(12
T 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．
1
20
12
1221
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
21Λ
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
1
pdv 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．?=?2
1
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 5．)(12
T T c h p -=?
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，用定值比热计算 6
2
2
1
2
11
201
t t t t t p p p pm
pm t h c dt c dt c dt c t c t ?==-=?-????
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用平均比热计算 7．把
()T f c p =的经验公式代入
?=?2
1
dT c h p 积分。
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，用真实比热公式计算
8.∑∑====+++=n
i i i n i i n h m H H H H H
1
1
21Λ
由理想气体组成的混合气体的焓等于各组成气体焓之和，各组成气体焓又可表示为单位质量焓与其质量的乘积。
9．热力学第一定律能量方程
CV
S dE W m gz C h m gz C h Q ++??
?
??++-??? ??++=δδδδ11211222222121
适用于任何工质，任何热力过程。
10．s w gdz dc q dh δδ---=2
2
1
适用于任何工质，稳态稳流热力过程 11．s w q dh δδ-=
适用于任何工质稳态稳流过程，忽略工质动能和
位能的变化。
12．?-=?2
1
vdp q h
适用于任何工质可逆、稳态稳流过程，忽略工质动能和位能的变化。 13．?-=?2
1vdp h
适用于任何工质可逆、稳态稳流绝热过程，忽略工质动能和位能的变化。 14．q h =?
适用于任何工质可逆、稳态稳流定压过程，忽略工质动能和位能的变化。 15．0=?h
适用于任何工质等焓或理想气体等温过程。 熵的变化： 1．?
=?2
1
T
q
s δ
适用于任何气体，可逆过程。 2．g f
s s s ?+?=?
f s ?为熵流，其值可正、可负或为零；
g s ?为熵产，其值恒大于或等于零。 3．1
2
ln
T T c s v
=?（理想气体、可逆定容过程） 4．1
2
ln
T T c s p
=?（理想气体、可逆定压过程） 5．2
112ln ln
p p
R v v R s ==?（理想气体、可逆定温过程） 6．0=?s （定熵过程）
1
21212121
212ln ln
ln ln
ln ln p p c v v c p p
R T T c v v
R T T c s v p p
v +=-=+=?
适用于理想气体、任何过程 功量：
膨胀功（容积功）： 1．pdv w =
δ 或?=2
1
pdv w
适用于任何工质、可逆过程 2．0=w
适用于任何工质、可逆定容过程 3．()21w p v v =
-
适用于任何工质、可逆定压过程 4．1
2ln
v v RT w =
适用于理想气体、可逆定温过程 5．u q w ?-=
适用于任何系统，任何工质，任何过程。 6．q w =
适用于理想气体定温过程。 7．u w ?-=
适用于任何气体绝热过程。 8．dT C w v ?-=2
1
适用于理想气体、绝热过程 9．
()()???
?
?????????? ??--=--=--=
?-=-k k p p k RT T T R k v p v p k u
w 1
121212211111
111
适用于理想气体、可逆绝热过程 10．
()()()1111
111
1
121212211≠???
??????????? ??--=--=--=
-n p p n RT T T R n v p v p n w n n 适用于理想气体、可逆多变过程 流动功: 1122v p v p w f
-=
推动1kg 工质进、出控制体所必须的功。 技术功: 1．s t
w z g c w +?+?=
2
2
1 热力过程中可被直接利用来作功的能量，统称为技术功。 2．s t
w gdz dc w δδ++=
2
2
1 适用于稳态稳流、微元热力过程 3．2211v p v p w w t
-+=
技术功等于膨胀功与流动功的代数和。 4．vdp w t
-=δ
适用于稳态稳流、微元可逆热力过程 5．?-=2
1
vdp w t
适用于稳态稳流、可逆过程 热量：
1．TdS q =δ
适用于任何工质、微元可逆过程。
2．?=2
1
Tds q
适用于任何工质、可逆过程 3．W U
Q +?=
适用于mkg 质量任何工质，开口、闭口，可逆、不可逆过程 4．w u q +?=
适用于1kg 质量任何工质，开口、闭口，可逆、不可逆过程 5．pdv du q +
=δ
适用于微元，任何工质可逆过程。 6．?+?=2
1
pdv u
q
适用于任何工质可逆过程。 7.
2222212
Q h C gZ m δδ?
?=++-
??
?
21
11112S CV h C gZ m W dE δδ??++++ ???
适用于任何工质，任何系统，任何过程。 8．
s w gdz dc dh q δδ+++=22
1
适用于微元稳态稳流过程
9．t w h q +?= 适用于稳态稳流过程 10．u q ?=
适用于任何工质定容过程 11．()12T T c q v
-=
适用于理想气体定容过程。 12．h q ?=
适用于任何工质定压过程 13．()12T T c q p
-=
适用于理想气体、定压过程 14．
0=q
适用于任何工质、绝热过程 15．
()()11
12≠---=
n T T c n k
n q v 适用于理想气体、多变过程
第四章 理想气体的热力过程及气体压缩
1.基本概念
分析热力过程的一般步骤：1.依据热力过程特性建立过程方程式，p=f(v)；
2.确定初、终状态的基本状态参数；
3.将过程线表示在p-v 图及T —s 图上,使过程直观，便于分析讨论。
4.计算过程中传递的热量和功量。
绝热过程：系统与外界没有热量交换情况下所进行的状态变化过程，即0=q δ或0=q 称为绝热过程。 定熵过程：系统与外界没有热量交换情况下所进行的可逆热力过程，称为定熵过程。 多变过程：凡过程方程为=n pv 常数的过程，称为
多变过程。
定容过程：定量工质容积保持不变时的热力过程称为定容过程。
定压过程：定量工质压力保持不变时的热力过程称为定压过程。
定温过程：定量工质温度保持不变时的热力过程称为定温过程。
单级活塞式压气机工作原理：吸气过程、压缩过程、排气过程，活塞每往返一次，完成以上三个过程。 活塞式压气机的容积效率：活塞式压气机的有效容积和活塞排量之比，称为容积效率。
活塞式压气机的余隙：为了安置进、排气阀以及避免活塞与汽缸端盖间的碰撞，在汽缸端盖与活塞行程终点间留有一定的余隙，称为余隙容积，简称余隙。 最佳增压比：使多级压缩中间冷却压气机耗功最小时，各级的增压比称为最佳增压比。
压气机的效率：在相同的初态及增压比条件下，可逆压缩过程中压气机所消耗的功与实际不可逆压缩过程中压气机所消耗的功之比，称为压气机的效率。 热机循环：若循环的结果是工质将外界的热能在一定条件下连续不断地转变为机械能，则此循环称为热机循环。 气体主要热力过程的基本公式
多变指数n ：
z 级压气机，最佳级间升压比：
i 1z
1
p p β＋＝第五章 热力学第二定律 1.基本概念 热力学第二定律：
开尔文说法：只冷却一个热源而连续不断作功的循环发动机是造不成功的。
克劳修斯说法：热不可能自发地、不付代价地从低温物体传到高温物体。
第二类永动机：从单一热源取得热量，并使之完全转变为机械能而不引起其他变化的循环发动机，称为第二类永动机。
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。
孤立系统熵增原理：任何实际过程都是不可逆过程，只能沿着使孤立系统熵增加的方向进行。 定熵过程：系统与外界没有热量交换情况下所进行的可逆热力过程，称为定熵过程。
热机循环：若循环的结果是工质将外界的热能在一定条件下连续不断地转变为机械能，则此循环称为热机循环。
制冷：对物体进行冷却，使其温度低于周围环境温度，并维持这个低温称为制冷。
制冷机：从低温冷藏室吸取热量排向大气所用的机械称为制冷机。
热泵：将从低温热源吸取的热量传送至高温暖室所用的机械装置称为热泵。
理想热机：热机内发生的一切热力过程都是可逆过程，则该热机称为理想热机。
卡诺循环：在两个恒温热源间，由两个可逆定温过程和两个可逆绝热过程组成的循环，称为卡诺循环。 卡诺定理：
1．所有工作于同温热源与同温冷源之间的一切可逆循环，其热效率都相等，与采用哪种工质无关。 2．在同温热源与同温冷源之间的一切不可逆循环，其热效率必小于可逆循环。 自由膨胀：气体向没有阻力空间的膨胀过程，称
为自由膨胀过程。 2.常用公式 熵的定义式：
?
=?2
1
T
q
s δ J/kg K
工质熵变计算：
12s s s -=?，?=0ds
工质熵变是指工质从某一平衡状态变化到另一平衡状态熵的差值。因为熵是状态参数，两状态间的熵差对于任何过程，可逆还是不可逆都相等。
1．1
212ln ln v v
R T T c s v +=?
理想气体、已知初、终态T 、v 值求 ΔS 。
2．1
212ln ln P P
R T T c s P -=?
理想气体已知初、终态T 、P 值求 ΔS 。
3．1
212ln ln P P
c v v c s v P +=?
理想气体、已知初、终态P 、v 值求 ΔS 。 4．固体及液体的熵变计算：
1
2ln ,T T mc s T mcdT
ds =?=
5．热源熵变：
T
Q s =
? 克劳修斯不等式：0≤?r
T Q
δ
任何循环的克劳修斯积分永远小于零，可逆过程
时等于零。 闭口系统熵方程：
∑=?=??+?=?n
i i iso sur sys iso s s s s s 1
或
式中： ΔS sys ——系统熵变； ΔS sur ——环境熵变；
ΔS I ——某子系统熵变。
开口系统熵方程：
1122s m s m s s s sur sys iso -+?+?=?
式中：m 2s 2——工质流出系统的熵；
m 1s 1——工质流入系统的熵。 不可逆作功能力损失： ISO S T W
?=?0
式中：T 0——环境温度；
ΔS ISO ——孤立系统熵增。
第八章 湿空气 1.基本概念
湿空气：干空气和水蒸气所组成的混合气体。 饱和空气：干空气和饱和水蒸气所组成的混合气体。
未饱和空气：干空气和过热水蒸气所组成的混合气体。
绝对湿度：每立方米湿空气中所含有的水蒸气质量。
饱和绝对湿度：在一定温度下饱和空气的绝对湿度达到最大值，称为饱和绝对湿度
相对湿度：湿空气的绝对湿度v ρ与同温度下饱和空气的饱和绝对湿度s ρ的比值
含湿量(比湿度)：在含有1kg 干空气的湿空气中，所混有的水蒸气质量
饱和度：湿空气的含湿量d 与同温下饱和空气的含湿量d s 的比值
湿空气的比体积：在一定温度T 和总压力p 下，1kg 干空气和0.001d 水蒸气所占有的体积湿空气的
焓： 1kg 干空气的焓和0.001d kg 水蒸气的焓的总和。
第十一章 制 冷 循 环 1．基本概念
制冷：对物体进行冷却，使其温度低于周围环境
的温度，并维持这个低温称为。
空气压缩式制冷：将常温下较高压力的空气进行绝热膨胀，获得低温低压的空气。
蒸汽喷射制冷循环：用引射器代替压缩机来压缩制冷剂，以消耗蒸汽的热能作为补偿来实现制冷的目的。
蒸汽喷射制冷装置：由锅炉、引射器(或喷射器)、冷凝器、节流阀、蒸发器和水泵等组成。吸收式制冷：利用制冷剂液体气化吸热实现制冷，它是直接利用热能驱动，以消耗热能为补偿将热量从低温物体转移到环境中去。吸收式制冷采用的工质是两种沸点相差较大的物质组成的二元溶液，其中沸点低的物质为制冷剂，沸点高的物质为吸收剂。 热泵：是一种能源提升装置，以消耗一部分高位能(机械能、电能或高温热能等)为补偿，通过热力
循环，把环境介质(水、空气、土壤)中贮存的不能直接利用的低位能量转换为可以利用的高位能。 影响制冷系数的主要因素：降低制冷剂的冷凝温度(即热源温度)和提高蒸发温度（冷源温度），都可使制冷系数增高。 2．常用公式
制冷系数：
2
10
q w ε=
=收获消耗 空气压缩式制冷系数
112
21
11111
T p T p κκ
ε-=
=
-??- ???
或
1
121
T T T ε=-
卡诺循环的制冷系数：
1
1,31
c
T T T ε=- 习题答案
2-5当外界为标准状态时，一鼓风机每小时可送300 m 3
的空气，如外界的温度增高到27℃，大气压降低到99.3kPa ，而鼓风机每小时的送风量仍为300 m 3
，问鼓风机送风量的质量改变多少？ 解：同上题
2130099.3101.32512()()1000
21287300273
v p p m m m R T T =-=-=-?＝41.97kg
2－14 如果忽略空气中的稀有气体，则可以认为其质量成分为%2.232
=go ，%8.762=N g 。试
求空气的折合分子量、气体常数、容积成分及在标准状态下的比容和密度。 解：折合分子量
28768
.032232.01
1+==
∑i
i M
g M ＝28.86
气体常数
86
.288314
0=
=
M R R ＝288)/(K kg J ? 容积成分
2/22Mo M g r o o =＝20.9％ =2N r
1－20.9％＝79.1％
标准状态下的比容和密度
4
.2286
.284.22=
=
M ρ＝1.288 kg /m 3
ρ
1
=
v ＝0.776 m 3
/kg
2—18（1）天然气在标准状态下的密度；（2）各组成气体在标准状态下的分压力。 解：（1）密度
(97160.6300.18440.18580.2441.8328)/100
i i M rM ==?+?+?+?+?+?∑
＝16.48
30/736.04
.2248
.164.22m kg M ===
ρ （2）各组成气体在标准状态下分压力 因为：
p r p i i =
==325.101*%974CH p 98.285kPa
3－8 容积由隔板分成两部分，左边盛有压力为600kPa ，温度为27℃的空气，右边为真空，容积为左边5倍。将隔板抽出后，空气迅速膨胀充满整个容器。试求容器内最终压力和温度。设膨胀是在绝热下进行的。
解：热力系：左边的空气 系统：整个容器为闭口系统 过程特征：绝热，自由膨胀 根据闭口系统能量方程
W
U Q +?=
绝热0=Q
自由膨胀W ＝0 因此ΔU=0
对空气可以看作理想气体，其内能是温度的单值函数，得
K T T T T mc v 300120)12(==?=-
根据理想气体状态方程
16
1
211222p V V p V RT p ===
＝100kPa 3-9 一个储气罐从压缩空气总管充气，总管内压缩空气参数恒定，为500 kPa ，25℃。充气开始时，罐内空气参数为100 kPa ，25℃。求充气终了时罐内空气的温度。设充气过程是在绝热条件下进行的。 解：开口系统 特征：绝热充气过程 工质：空气（理想气体）
根据开口系统能量方程，忽略动能和未能，同时没有轴功，没有热量传递。
dE h m h m +-=00220
没有流出工质m2=0 dE=dU=(mu)cv2-(mu)cv1
终态工质为流入的工质和原有工质和m0= m cv2-m cv1 m cv2 u cv2- m cv1u cv1=m0h0
(1)
h0=c p T0 u cv2=c v T2 u cv1=c v T1 m cv1=11RT V
p m cv2
=2
2RT V p 代入上式(1)整理得
2
1)
10(1212p p T kT T T kT T -+=
=398.3K
3－10
供暖用风机连同加热器，把温度为
01=t ℃的冷空气加热到温度为2502=t ℃，然后
送入建筑物的风道内，送风量为0.56kg/s ，风机轴上的输入功率为1kW ，设整个装置与外界绝热。试计算：（1）风机出口处空气温度；（2）空气在加热器中的吸热量；（3）若加热器中有阻力，空气通过它时产生不可逆的摩擦扰动并带来压力降，以上计算结果是否正确？
解：开口稳态稳流系统
（1）风机入口为0℃则出口为
3
1000
0.56 1.00610
Q mCp
T Q T mCp ?=??===??&&1.78℃
78.112=?+=t t t ℃
空气在加热器中的吸热量
)
78.1250(006.156.0-??=?=T Cp m Q &＝138.84kW
(3)若加热有阻力，结果1仍正确；但在加热器中的吸热量减少。加热器中
)111(22212v P u v P u h h Q +-+=-=，
p2减小故吸热减小。 3－17
解：等容过程
=-=
R
c c k p p 1.4
1
12112--=
--=?=k v
p v p k RT RT m
T c m Q v ＝37.5kJ 3-18
解：定压过程
T1=
287
103
.0104.206813???=mR V p =216.2K
T2=432.4K
内能变化：
2
.216)287.001.1(1?-?=?=?t mc U v ＝156.3kJ
焓变化：
=?=?=?3.1564.1U k H 218.8 kJ
功量交换：
306.0122m V V ==
03.04.2068)12(?=-==?V V p pdV W ＝
62.05kJ
热量交换：
05.623.156+=+?=W U Q =218.35 kJ
4-1 1kg 空气在可逆多变过程中吸热40kJ ，其容积增大为1102v v =，压力降低为
8/12p p =，设比热
为定值，求过程中内能的变化、膨胀功、轴功以及焓和熵的变化。
解：热力系是1kg 空气 过程特征：多变过程
)
10/1ln()
8/1ln()2/1ln()1/2ln(==
v v p p n ＝0.9
因为
T
c q n ?=
内能变化为
R c v 25
=
＝717.5)/(K kg J ? v p c R c 5
7
27==＝1004.5)/(K kg J ?
=n c ==--v v c n k
n c 51＝
3587.5)/(K kg J
?
n v v c qc T c u /=?=?＝8×103
J
膨胀功：u q w ?-=＝32 ×103
J
轴功：==nw w s 28.8 ×103
J
焓变：u k T c h p ?=?=?＝1.4×8＝11.2 ×
103
J 熵变：1
2ln 12ln
p p c v v c s
v p +=?＝0.82×10
3
)/(K kg J ?
4－2
有1kg 空气、初始状态为
MPa p 5.01=，1501=t ℃，进行下列过程：
（1）可逆绝热膨胀到
MPa p 1.02=； （2）不可逆绝热膨胀到
MPa p 1.02=，
K T 3002=；
（3）可逆等温膨胀到MPa p 1.02=； （4）可逆多变膨胀到MPa p 1.02=，多变指
数2=n
；
试求上述各过程中的膨胀功及熵的变化，并将各过程的相对位置画在同一张v p -图和s T -图
上
解：热力系1kg 空气 膨胀功：
])
1
2(1[111
k
k p p k RT w ---=＝111.9×103
J
熵变为0 （2）)21(T T c u w
v -=?-=＝88.3×103
J
1
2ln 12ln
p p R T T c s p -=?＝116.8)/(K kg J
? （3）2
1
ln
1p p RT w
=＝195.4×10
3
)/(K kg J ?
2
1
ln
p p R s =?＝0.462×103
)/(K kg J ? （4）])
12
(1[111n
n p p n RT w ---=＝67.1×103
J
n
n p p T T 1)
1
2
(12-=＝189.2K
1
2
ln 12ln p p R T T c s p -=?＝－
346.4)/(K kg J ?
4－14
某工厂生产上需要每小时供应压力为
0.6MPa 的压缩空气600kg ；设空气所初始温度为20℃，压力为0.1MPa 。求压气机需要的最小理论功率和最大理论功率。若按n ＝1.22的多变过程压缩，需要的理论功率为多少？
解：最小功率是定温过程 m=600/3600=1/6 kg/s
==2
1
ln 1p p mRT W s ＝－25.1 KW
最大功率是定熵过程
=--=-])1
2
(1[1111
k
k s p p k kRT m
W －32.8 KW
多变过程的功率
=--=-])
1
2
(1[1111
n
n s p p n nRT m W －29.6 KW
4－15 实验室需要压力为6MPa 的压缩空气，应
采用一级压缩还是二级压缩？若采用二级压缩，最佳中间压力应等于多少？设大气压力为0.1，大气温度为20，压缩过程多变指数n=1.25，采用中间冷却器能将压缩气体冷却到初温。试计算压缩终了空气的温度。
解：压缩比为60，故应采用二级压缩。 中间压力：
==312p p p 0.775MPa
n
n p p T T 1
)
2
3
(23-==441K
4-16 有一离心式压气机，每分钟吸入p1＝
0.1MPa ，t1=16℃的空气400 m3，排出时p2＝0.5MPa ，t2=75℃。设过程可逆，试求： (1)此压气机所需功率为多少千瓦？ (2)该压气机每分钟放出的热量为多少千焦？
解：（
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。
绪论 一、2002年我国能源状况： ?一次能源消费量为14.8亿吨标准煤，为世界第二大能源消费国 ?一次能源产量为13.87亿吨标准煤 ?煤炭产量13.8亿吨，居世界第1位 ?原油1.67亿吨，居世界第5位 ?天然气产量326.6亿立方米，居世界第16位 ?发电装机容量3.57亿千瓦，居世界第2位 二、世界能源发展趋势： ?目前全世界能源总消费量约为130亿吨标准煤,化石能源占80%以上 ?工业国家能源消费经历由煤炭向优质能源（石油、天然气）转变，再进一步向可再生能源过渡 ?为实现可持续发展，欧洲、日本等正大力发展风电、太阳能、生物质能等可再生能源，每年增长率达30%以上 ?人均能源消费量与人均GDP的增长有很强的相关性 ?从世界范围看，人均GDP达1万美元（中等发达国家水平）以前，人均能源消费量增长较快，其值约为4吨标煤，其后增长变缓 ?在人均GDP达1万美元阶段，日本人均能源消费量为4.25吨标煤 (1980年)，韩国为4.07吨标煤(1997年)，而美国为8吨标煤 (1960年) 三、未来我国能源需求预测： ?2020年，我国一次能源需求值在25～33亿吨标煤之间，均值是29亿吨标煤 ?煤炭：21～29亿吨 ?石油：4.5～6.1亿吨 ?天然气：1400～1600亿立方米 ?发电装机容量：8.6～9.5亿千瓦，其中水电2.0～2.4亿千瓦 ?2050年要达到目前中等发达国家水平，人均能源消耗应达3.0吨标煤以上，能源需求总量约为50亿吨标煤 四、我国能源面临的矛盾与挑战： 1、能源供需矛盾突出 ?我国人均能源可采储量远低于世界平均水平,石油2.60吨，天然气1074立方米，煤炭90吨，分别为世界平均值的11.1%，4.3%，55.4% ?我国目前人均能源消费约为1吨标煤，世界平均值为2.1吨标煤，美国11.7吨标煤，OECD 国家6.8吨标煤 ?到2050年，我国能源供应将面临更为严峻挑战，国内常规能源难以满足需求的增长 2、能源安全，尤其是石油安全问题凸现 ?到2020年，我国石油消费量将为4.5~6.1亿吨，届时国内石油产量为1.8~2.0亿吨，对外依存度将达60% ?我国煤炭资源丰富，但探明程度低，可供建矿的精查储量严重不足 3、能源利用效率低下，节能任务十分艰巨 ?我国能源效率约为31.4%，与先进国家相差10个百分点，主要工业产品单位能耗比先进国家高出30%以上?目前，我国正面临着重化工业新一轮增长，国际制造业转移以及城市化进程加速的新情况，经济发展对能源的依赖度增大，能源翻一番保GDP翻两番的任务艰巨 4、环境污染严重，可持续发展面临较大压力 ?从环境容量看，二氧化硫为1620万吨，氮氧化物为1880万吨，到2020年，如不采取措施，两者的排放量将分别达到4000万吨和3500万吨 ?我国CO2的排放量已成为世界第2位，未来将面临巨大的国际压力 五、我国能源发展战略： 我国应以保障供应为主线，实施“节能优先、供应安全、结构优化、环境友好”的可持续发展能源战略。远近结合、分阶段部署，争取用三个15年，初步实现我国能源可持续发展的目标
热工基础（第三版） 张学学 复习提纲
第一章基本概念 1.工程热力学是从工程角度研究热能与机械能相互转换的科学。 2.传热学是研究热量传递过程规律的一门科学。 3.工质：热能转换为机械能的媒介物。 4.热力系统：选取一定的工质或空间作为研究对象，称之为热力系统，简称系统。 5.外界（或环境）：系统之外的一切物体。 6.边界：系统与外界的分界面。 7.系统的分类： （1）闭口系统：与外界无物质交换的系统。 （2）开口系统：与外界有物质交换的系统。 （3）绝热系统：与外界之间没有热量交换的系统。 （4）孤立系统：与外界没有任何的物质交换和能量（功、热量）交换。 8.热力状态：系统中的工质在某一瞬间呈现的各种宏观物理状况的总和称为工质（或系统）的热力状态，简称为状态。 9.平衡状态：在不受外界影响的条件下，工质（或系统）的状态参数不随时间而变化的状态。 10.基本状态参数：压力、温度、比容、热力学能（内能）、焓、熵。 11.表压力Pg、真空度Pv、绝对压力P P g = P - P b P v = P b - P 12.热力学第零定律(热平衡定律) ：如果两个物体中的每一个都
分别与第三个物体处于热平衡，则这两个物体彼此也必处于热平衡。 13.热力过程：系统由一个状态到达另一个状态的变化过程。 14.准平衡过程（准静态过程）：热力过程中，系统所经历的每一个状态都无限地接近平衡状态的过程。 15.可逆过程：一个热力过程完成后，如系统和外界能恢复到各自的初态而不留下任何变化，则这样热力过程称为可逆过程。 16.不可逆因素：摩擦、温差传热、自由膨胀、不同工质混合。 17.可逆过程是无耗散效应的准静态过程。 18.系统对外界做功的值为正，外界对系统做功的值为负。 系统吸收热量时热量值为正，系统放出热量时热量值为负。 第二章热力学第一定律 1.热力学第一定律：在热能与其它形式能的互相转换过程中，能的总量始终不变。 也可表述为：不花费能量就可以产生功的第一类永动机是不可能制造成功的。进入系统的能量－离开系统的能量=系统储存能量的变化。 2.闭口系统的热力学第一定律表达式：Q =?U +W 微元过程：δQ =dU +δW 可逆过程：Q =?U +? 1pdV δQ =dU +pdV 2
第一章 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。
工程热力学复习重点2012. 3 绪论 [1]理解和掌握工程热力学的研究对象、主要研究内容和研究方法 [2]理解热能利用的两种主要方式及其特点 [3]了解常用的热能动力转换装置的工作过程 1．什么是工程热力学 从工程技术观点出发，研究物质的热力学性质，热能转换为机械能的规律和方法，以及有效、合理地利用热能的途径。 2．能源的地位与作用及我国能源面临的主要问题 3. 热能及其利用 [1]热能：能量的一种形式 [2]来源：一次能源：以自然形式存在，可利用的能源。 如风能,水力能,太阳能、地热能、化学能和核能等。 二次能源：由一次能源转换而来的能源，如机械能、机械能等。 [3]利用形式： 直接利用：将热能利用来直接加热物体。如烘干、采暖、熔炼(能源消耗比例大) 间接利用：各种热能动力装置，将热能转换成机械能或者再转换成电能， 4．.热能动力转换装置的工作过程 5．热能利用的方向性及能量的两种属性 [1]过程的方向性：如：由高温传向低温 [2]能量属性：数量属性、,质量属性(即做功能力) [3]数量守衡、质量不守衡 [4]提高热能利用率：能源消耗量与国民生产总值成正比。 第1章基本概念及定义 1. 1 热力系统 一、热力系统 系统：用界面从周围的环境中分割出来的研究对象，或空间内物体的总和。 外界：与系统相互作用的环境。 界面：假想的、实际的、固定的、运动的、变形的。
依据：系统与外界的关系 系统与外界的作用：热交换、功交换、质交换。 二、闭口系统和开口系统 闭口系统：系统内外无物质交换,称控制质量。 开口系统：系统内外有物质交换,称控制体积。 三、绝热系统与孤立系统 绝热系统：系统内外无热量交换(系统传递的热量可忽略不计时，可认为绝热) 孤立系统：系统与外界既无能量传递也无物质交换 =系统+相关外界=各相互作用的子系统之和= 一切热力系统连同相互作用的外界 四、根据系统内部状况划分 可压缩系统：由可压缩流体组成的系统。 简单可压缩系统：与外界只有热量及准静态容积变化 均匀系统：内部各部分化学成分和物理'性质都均匀一致的系统，是由单相组成的。 非均匀系统：由两个或两个以上的相所组成的系统。 单元系统：一种均匀的和化学成分不变的物质组成的系统。 多元系统：由两种或两种以上物质组成的系统。 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。思考题： 孤立系统一定是闭口系统吗?反之怎样? 孤立系统一定不是开口的吗、
工程热力学基础简答题
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1、什么是叶轮式压气机的绝热效率？ 答： 2、压缩因子的物理意义是什么？ 它反映了实际气体与理想气体的偏离 程度，也反映了气体压缩性的大小，Z>1表示实际气体较理想气体难压缩，Z<1表示实际气体较理想气体易压缩。 3、准平衡过程和可逆过程的区别是什么？ 答：无耗散的准平衡过程才是可逆过程，所以可逆过程一定是准平衡过程，而准平衡过程不一定是可逆过程。 4、什么是卡诺循环？如何求其效率？ 答：卡诺循环包括四个步骤：等温吸热，绝热膨胀，等温放热，绝热压缩。 5、余隙容积对单级活塞式压气机的影响？ 答：余隙容积的存在会造成进气容积减少，所需功减少。余隙容积过大会使压缩机的生产能力和效率急剧下降，余隙容积过小会增加活塞与气缸端盖相碰撞的危险性 6、稳定流动工质焓火用的定义是如何表达的？
答：定义：稳定物流从任意给定状态经开口系统以可逆方式变化到环境状态，并只与环境交换热量时所能做的最大有用 功。 7、写出任意一个热力学第二定律的数学表达式、 答： 8、理想气体经绝热节流后，其温度、压力、热力学能、焓、熵如何变化？ 答：温度降低，压力降低，热力学能减小、焓不变、熵增加。 9、冬季室内采用热泵供暖，若室内温度保持在20度，室外温度为-10度时，热泵的供暖系数理论上最高可达到多少？ 答： 10、对于简单可压缩系统，实现平衡状态的条件是什么？热力学常用的基本状态参数有哪些？ 答：热平衡、力平衡、相平衡；P、V、T 11、简述两级压缩中间冷却压气机中，中间冷却的作用是什么？如何计算最佳中间压力？ 答：减少高压缸耗功，利于压气机安全运行，提高容积效率， 降低终了温度；中间压力： 12、混合理想气体的分体积定律是什么？写出分体积定律 的数学表达式。
工程热力学复习知识点 一、知识点 基本概念的理解和应用（约占40%），基本原理的应用和热力学分析能力的考核（约占60%）。 1. 基本概念 掌握和理解：热力学系统(包括热力系，边界，工质的概念。热力系的分类：开口系，闭口系，孤立系统)。 掌握和理解：状态及平衡状态,实现平衡状态的充要条件。状态参数及其特性。制冷循环和热泵循环的概念区别。 理解并会简单计算：系统的能量，热量和功（与热力学两个定律结合）。 2. 热力学第一定律 掌握和理解：热力学第一定律的实质。 理解并会应用基本公式计算：热力学第一定律的基本表达式。闭口系能量方程。热力学第一定律应用于开口热力系的一般表达式。稳态稳流的能量方程。 理解并掌握：焓、技术功及几种功的关系（包括体积变化功、流动功、轴功、技术功）。 3. 热力学第二定律 掌握和理解：可逆过程与不可逆过程(包括可逆过程的热量和功的计算)。 掌握和理解：热力学第二定律及其表述（克劳修斯表述，开尔文
表述等）。卡诺循环和卡诺定理。 掌握和理解：熵（熵参数的引入，克劳修斯不等式，熵的状态参数特性）。 理解并会分析：熵产原理与孤立系熵增原理，以及它们的数学表达式。热力系的熵方程（闭口系熵方程，开口系熵方程）。温-熵图的分析及应用。 理解并会计算：学会应用热力学第二定律各类数学表达式来判定热力过程的不可逆性。 4. 理想气体的热力性质 熟悉和了解：理想气体模型。 理解并掌握：理想气体状态方程及通用气体常数。理想气体的比热。 理解并会计算：理想气体的内能、焓、熵及其计算。理想气体可逆过程中，定容过程，定压过程，定温过程和定熵过程的过程特点，过程功，技术功和热量计算。 5. 实际气体及蒸气的热力性质及流动问题 理解并掌握：蒸汽的热力性质（包括有关蒸汽的各种术语及其意义。例如：汽化、凝结、饱和状态、饱和蒸汽、饱和温度、饱和压力、三相点、临界点、汽化潜热等）。蒸汽的定压发生过程（包括其在p-v和T-s图上的一点、二线、三区和五态）。 理解并掌握：绝热节流的现象及特点 6. 蒸汽动力循环
第一章 工质：实现热能和机械能之间转换的媒介物质。 系统：热设备中分离出来作为热力学研究对象的物体。 状态参数：描述系统宏观特性的物理量。 热力学平衡态：在无外界影响的条件下，如果系统的状态不随时间发生变化，则系统所处的状态称为热力学平衡态。 压力：系统表面单位面积上的垂直作用力。 温度：反映物体冷热程度的物理量。 温标：温度的数值表示法。 状态公理：对于一定组元的闭口系统，当其处于平衡状态时，可以用与该系统有关的准静态功 形式的数量n 加上一个象征传热方式的独立状态参数，即（n+1 ）个独立状态参数来确定。 热力过程：系统从初始平衡态到终了平衡态所经历的全部状态。 准静态过程：如过程进行的足够缓慢，则封闭系统经历的每一中间状态足够接近平衡态，这样的过程称为准静态过程。 可逆过程：系统经历一个过程后如果系统和外界都能恢复到各自的初态，这样的过程称为可逆过程。无任何不可逆因素的准静态过程是可逆过程。 循环：工质从初态出发，经过一系列过程有回到初态，这种闭合的过程称为循环。 可逆循环：全由可逆过程粘组成的循环。 不可逆循环：含有不可逆过程的循环。 第二章 热力学能：物质分子运动具有的平均动能和分子间相互作用而具有的分子势能称为物质的热力学能体积功：工质体积改变所做的功热量：除功以外，通过系统边界和外界之间传递的能量。焓：引进或排出工质输入或
输出系统的总能量。 技术功：工程技术上将可以直接利用的动能差、位能差和轴功三项之和称为技术功。功：物质间通过宏观运动发生相互作用传递的能量。 轴功：外界通过旋转轴对流动工质所做的功。 流动功：外界对流入系统工质所做的功。 第三章 热力学第二定律： 克劳修斯说法：不可能使热量从低温物体传到高温物体而不引起其他变化。 开尔文说法：不可能从单一热源吸热使之完全转化为有用功而不引起其他变化。卡诺循环：两热源间的可逆循环，由定温吸热、绝热膨胀、定温放热、绝热压缩四个可逆过程组成。 卡诺定理：在温度为T1 的高温热源和温度为T2 的低温热源之间工作的一切可逆热机，其热效 率相等，与工质的性质无关；在温度为T1的高温热源和温度为T2的低温热源之间工作的热机 循环，以卡诺循环的热效率为最高。 熵：沿可逆过程的克劳修斯积分，与路径无关，由初、终状态决定。 熵流：沿任何过程（可逆或不可逆）的克劳修斯积分，称为“熵流” 。 熵产：系统熵的变化量与熵流之差。 熵增原理：在孤立系统和绝热系统中，如进行的过程是可逆过程，其系统总熵保持不变；如为不可逆过程，其熵增加；不论什么过程，其熵不可能减少。 第四章
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。 2.常用公式 状态参数:1 2 1 2 x x dx- = ? ?=0 dx 状态参数是状态的函数，对应一定的状态，状态参数都有唯一确定的数值，工质在热力过程中发生状态变化时，由初状态经过不同路径，最后到达
余热发电专业理论知识培训教材 工程热力学基础知识介仑 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Y表示。 y =V/m （单位：m 3 /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）大含：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）炳：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：△ Q=0 绝热过程中，工质所作的技术功等于培降，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
工程热力学知识点 1．什么是工程热力学 从工程技术观点出发，研究物质的热力学性质，热能转换为机械能的规律和方法，以及有效、合理地利用热能的途径。 2．能源的地位与作用及我国能源面临的主要问题 3. 热能及其利用 [1]热能：能量的一种形式 [2]来源：一次能源：以自然形式存在，可利用的能源。 如风能,水力能,太阳能、地热能、化学能和核能等。 二次能源：由一次能源转换而来的能源，如机械能、机械能等。 [3]利用形式： 直接利用：将热能利用来直接加热物体。如烘干、采暖、熔炼(能源消耗比例大) 间接利用：各种热能动力装置，将热能转换成机械能或者再转换成电能， 4．.热能动力转换装置的工作过程 5．热能利用的方向性及能量的两种属性 [1]过程的方向性：如：由高温传向低温 [2]能量属性：数量属性、,质量属性 (即做功能力) [3]数量守衡、质量不守衡 [4]提高热能利用率：能源消耗量与国民生产总值成正比。 1. 1 热力系统 一、热力系统 系统：用界面从周围的环境中分割出来的研究对象，或空间内物体的总和。 外界：与系统相互作用的环境。 界面：假想的、实际的、固定的、运动的、变形的。 依据：系统与外界的关系
系统与外界的作用：热交换、功交换、质交换。 二、闭口系统和开口系统 闭口系统：系统内外无物质交换,称控制质量。 开口系统：系统内外有物质交换,称控制体积。 三、绝热系统与孤立系统 绝热系统：系统内外无热量交换 (系统传递的热量可忽略不计时，可认为绝热) 孤立系统：系统与外界既无能量传递也无物质交换 =系统+相关外界=各相互作用的子系统之和= 一切热力系统连同相互作用的外界 四、根据系统内部状况划分 可压缩系统：由可压缩流体组成的系统。 简单可压缩系统：与外界只有热量及准静态容积变化 均匀系统：内部各部分化学成分和物理'性质都均匀一致的系统，是由单相组成的。 非均匀系统：由两个或两个以上的相所组成的系统。 单元系统：一种均匀的和化学成分不变的物质组成的系统。 多元系统：由两种或两种以上物质组成的系统。 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。 1．2 工质的热力状态与状态参数 一、状态与状态参数 状态：热力系统中某瞬间表现的工质热力性质的总状况。 状态参数：描述工质状态特性的各种状态的宏观物理量。 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。 状态参数的数学特性:
第一章 1. 概念 热力系：把研究对象从周围事物中分割出来，研究他与周围事物之间的能量与物质传递。 开口系：与外界有物质交换的系统，或者说有物质穿过边界的系统。 闭口系：与外界无物质交换的系统，或者说无物质穿过边界的系统。 绝热系：与外界无热量交换的系统。 孤立系：与外界既无能量交换又无质量交换的系统。 简单可压缩系统：热力系由可压缩流体构成，与外界只有可逆体积变化功（可逆过程的膨胀功或压缩功）的交换系统。 平衡状态：在没有外界影响的条件下，热力系的宏观性质不随时间变化而变化的状态 条件：具备热平衡和力平衡，有化学反应的系统同时还应具备化学平衡。 状态参数及分类：用来描述系统状态的宏观物理量称为状态参数。 分类：压力（P ）、温度（T ）、比体积（v ）、热力学能（U ）、焓（H ）、和熵（s ） 热力过程：热力系从一个状态变化到另一个状态所经历的全部状态称为热力过程。 准平衡过程：由一系列非常接近平衡状态的状态所组成的过程称为准平衡过程。 可逆过程：当系统完成某一过程后，如果系统没原路径逆行而回复到原来状态，同时外界也随之回复到原来状态，而不留下任何变化，则称为可逆过程。 热力循环：工质从某一初始状态出发，经历一系列状态变化后，又回到初始状态的封闭热力过程称为热力循环。 2. 状态量与过程量的区别以及分别有哪些？ 区别：过程量是指一个量的变化量 状态量是在某一时刻的量 过程量：功、热量 状态量：压力、温度、比体积、热力学能、焓、熵 3. 习题 1-3 解： a 254.0254.013.1.03553.03553.04.039153.0395.0294.01013.0322 1MP MPa MPa MPa P P P MPa O MPa MPa P P P P P P MPa MPa MPa P P P b B A B B A b A 气压表的值为∴=-=-==-=-=+==+=+=
一、基本知识点 1、理想气体经历一个等温过程后，状态参数熵可能发生变化。 2、如果热机从热源吸热100kJ ，对外作功100kJ ，则违反热力学第二定律 3、系统在可逆过程中与外界传递的热量，其数值大小取决于系统的初、终态和系统所经历的过程。 4、系统的总储存能E 为mgz mc U ++22 1 5、工质熵减少的过程必须伴随自发过程才能进行 6、 在两个恒温热源间工作的热机a 、b 均进行可逆循环，a 机工质是理想气体，b 机工质是水蒸气，其热效率a t,η和b t,η的关系为b t,a t,ηη= 7、基本状态参数只有p 、 v 、T 。 8、理想气体的下列定温加热过程的热力学能是不变的 9、卡诺循环包括两个等温过程和两个等熵过程。 10、什么叫强度性参数目前只有温度和压力属于强度性参数 11、工质经过一个循环，又回到初态，其熵不变 12、提高循环热效率的不正确的途径是尽量增大各种传热温差 13、绝热系统与外界没有热量交换，孤立系统与外界没有任何能量和质量交换。 14、理想气体多变过程的比热公式为v n c n k n c 1 --= 15、对于闭口系统的任意过程，如果系统的熵变为零，则无法判断过程的可逆与否 16、技术功的定义式为 s t w z g c w +?+?=221 ，可逆过程1-2的技术功可用?-=2 1d p v w t 17、熵流是由热量的流动带来的熵变，所以，吸热为正，放热为负。 18、理想气体的比热容与 温度 、 过程 和压力等因素有关。
19、卡诺循环循环热效率的公式为 121T T c - =η，逆卡诺循环制冷系数与供热系数之间的关系为c c ,1,21εε+=。 20、在最高温度与最低温度相同的所有的循环中以卡诺循环的热效率最高。 21、热力系统的储存能包括热力学能、宏观动能、重力位能。 22、闭口系统热力学第一定律的公式为 w u q +?=，开口系统热力学第一定律的公式t w h q +?=。 23、理想气体经过一个绝热节流过程，节流前后h1 = h2 24、绝热过程的过程方程式为 常数=n pv 。 25、理想气体经历一个可逆过程1-2，过程中交换的热量为 ?=21d s T q ，过程中交换的膨胀功为 ?=21d v p w 。 26、准静态过程就是不属于可逆过程。 27、流动功不是过程量，是由流动工质的状态决定的。 28、孤立系统熵增原理表达了热力学第二定律的基本内容。 29、对工质加热，工质的温度反而有可能降低。 30、理想气体的熵是温度的单值函数。 31、两种湿空气的相对湿度相等，则它们吸收水蒸气的能力也相等。 32、闭口系统经历一个放热过程，其熵变有可能增加、减少或不变。 33、已知饱和湿蒸汽的温度和压力不能确定其他状态参数。 34、膨胀功、技术功都是与过程路径有关系的过程量。流动功与路径无关。 35、理想气体在绝热容器中做自由膨胀，则初、终状态气体温度与压力的关系不可以表示为 k k p p T T 11212-???? ??= 二、简答题
第一章 1.闭口系统与外界没有质量交换，系统内质量保持恒定的热力系统一定是闭口系统，这种说法是否正确。 答：不一定是闭口系统，也可能是不稳定流动敞开系统。 2.开系与闭系是可以相互转变，系统的选择对问题的分析有无影响？ 答：随着研究者所关心的问题不同，系统的选取可不同，系统所包含的内容也可不同，以方便解决问题为原则。系统选取的方法对研究问题的结果并无影响，只是解决问题时的繁杂程度不同 3.系统处于热力学平衡，是否温度和压力必须处处相等？ 答：平衡状态是指在没有外界影响的条件下，系统的宏观状态不随时间而改变。在平衡状态，系统中没有不平衡的势（或驱动力）存在。温差的存在，系统就有热量的传递，力差的存在，系统就有力的传递，有位移的存在，所以要系统处于热力学平衡，就必须使温度和压力处处相等。 4.状态参数有什么特点？ 答：状态参数是整个系统的特征量，它不取决于系统状态如何变化，只取决于最终的系统状态。因此，状态参数是状态的的单值函数，状态一定，状态参数也随之确定；若状态发生变化，则至少有一种状态参数发生变化。换句话说，状态参数的变化只取决于给定的初始状态和终了状态，而与变化过程中所经历的一切中间状态或途径无关。因此，确定状态参数的函数为点函数，则具有积分特性和微分特性 5.平衡状态与稳定状态有何区别与联系？平衡状态与均匀状态有何区别与联系？ 答：稳定状态是指状态参数不随时间改变，但这种不变可能是靠外界影响来维持的。平衡状态是指不受外界影响时状态参数不随时间变化。两者既有区别，又有联系，平衡必稳定，稳定未必平衡。 均匀状态是指不受外界影响时不但状态参数不随时间变化，而且状态参数不随空间变化。均匀必平衡，平衡未必均匀。当然对于由单相物质组成的系统，均匀必平衡，平衡也必均匀6.什么是准平衡过程？引入这一概念在工程上有什么好处？ 答：在过程进行中系统随时保持无限接近平衡状态，就称为准静态过程或准平衡过程。 在实际的热力过程中，由于不平衡势差的作用必将经历一系列非平衡态。这种非平衡状态实际上无法用少数状态参数描述。为此，研究热力过程时，需要对实际过程进行简化，建立某些理想化的物理模型。准静态过程和可逆过程就是两种理想化的物理模型，从而使得对问题的分析与计算大为简化。 7.容器内压力不变，测该容器压力的压力表的读数是否会改变？ 答：容器上压力表的读数是表压力，它除了与工质的绝对压力有关外，还与它所处的环境压力有关，因此，当压力表处于不同的环境时，压力表读数会不同。容器内工质的压力计算公式为： ①当工质绝对压力大于大气压力时，压力计的示值称为表压力，以符号表示，则 ②当工质绝对压力小于大气压力时，压力计的示值称为真空度，以表示。则 大气压力是地面上空气柱的重量所造成的，它随着各地的纬度、高度和气候条件而有些变化，可用气压计测定。由此可见，即使工质的绝对压力不变，表压力和真空度仍有可能变化。8.经历一不可逆过程后，系统和外界能否恢复原来的状态？ 答：能。只是必须在环境留下痕迹 9.实现可逆过程的基本条件是什么？可逆过程与准静态过程有何不同？
工质：实现热能和机械能之间转换的媒介物质。 系统：热设备中分离出来作为热力学研究对象的物体。 状态参数：描述系统宏观特性的物理量。 热力学平衡态：在无外界影响的条件下，如果系统的状态不随时间发生变化，则系统所处的状态称为热力学平衡态。 压力：系统表面单位面积上的垂直作用力。 温度：反映物体冷热程度的物理量。 温标：温度的数值表示法。 状态公理：对于一定组元的闭口系统，当其处于平衡状态时，可以用与该系统有关的准静态功形式的数量n加上一个象征传热方式的独立状态参数，即（n+1）个独立状态参数来确定。 热力过程：系统从初始平衡态到终了平衡态所经历的全部状态。 准静态过程：如过程进行的足够缓慢，则封闭系统经历的每一中间状态足够接近平衡态，这样的过程称为准静态过程。 可逆过程：系统经历一个过程后如果系统和外界都能恢复到各自的初态，这样的过程称为可逆过程。无任何不可逆因素的准静态过程是可逆过程。 循环：工质从初态出发，经过一系列过程有回到初态，这种闭合的过程称为循环。 可逆循环：全由可逆过程粘组成的循环。 不可逆循环：含有不可逆过程的循环。 第二章 热力学能：物质分子运动具有的平均动能和分子间相互作用而具有的分子势能称为物质的热力学能。 体积功：工质体积改变所做的功。 热量：除功以外，通过系统边界和外界之间传递的能量。 焓：引进或排出工质输入或输出系统的总能量。 技术功：工程技术上将可以直接利用的动能差、位能差和轴功三项之和称为技术功。 功：物质间通过宏观运动发生相互作用传递的能量。 轴功：外界通过旋转轴对流动工质所做的功。 流动功：外界对流入系统工质所做的功。
热力学第二定律： 克劳修斯说法：不可能使热量从低温物体传到高温物体而不引起其他变化。 开尔文说法：不可能从单一热源吸热使之完全转化为有用功而不引起其他变化。 卡诺循环：两热源间的可逆循环，由定温吸热、绝热膨胀、定温放热、绝热压缩四个可逆过程组成。 卡诺定理：在温度为T1的高温热源和温度为T2的低温热源之间工作的一切可逆热机，其热效率相等，与工质的性质无关；在温度为T1的高温热源和温度为T2的低温热源之间工作的热机循环，以卡诺循环的热效率为最高。 熵：沿可逆过程的克劳修斯积分，与路径无关，由初、终状态决定。 熵流：沿任何过程（可逆或不可逆）的克劳修斯积分，称为“熵流”。 熵产：系统熵的变化量与熵流之差。 熵增原理：在孤立系统和绝热系统中，如进行的过程是可逆过程，其系统总熵保持不变；如为不可逆过程，其熵增加；不论什么过程，其熵不可能减少。 第四章 理想气体：热力学中，把完全符合PV=RT及热力学能仅为温度的函数U=U(T)的气体，称为理想气体。 比热容：单位物量物体在准静态过程中温度升高1K（或1 C）所需要的热量称为“比热容”。 质量比热容：取1kg质量作为计量单位时，其比热容称为质量比热容。 体积比热容：取标准状态下1m^3气体的体积作为计量单位时，其比热容称为体积比热容。 摩尔比热容：取1mol作为计量单位时，其比热容称为摩尔比热容。 第五章 饱和温度：饱和状态的温度称为饱和温度 饱和压力：饱和状态的压力称为饱和压力 饱和水：水温t等于水压p所对应的饱和温度ts，称为饱和水 干饱和蒸汽：水蒸气温度t等于其压力p所对应的饱和温度ts，称为干饱和蒸汽。 过热蒸汽：蒸汽的温度t高于其压力p所对应的饱和温度ts，称为过饱和蒸汽。 干度：1kg湿蒸汽中含xkg的饱和蒸汽，(1-x)kg饱和水。 绝热效率：实际输出功和理论实处功之比。 过冷度：水温t低于水压p所对应的饱和温度ts，称为未饱和水。 过热度：蒸汽的温度t高于其压力p所对应的饱和温度ts，称为过饱和蒸汽。 第六章 理想混合气体：由相互不发生化学反应的理想气体组成 道尔顿分压力定律：理想气体混合物的压力等于各组成气体分压力的总和 分体积定律：理想气体混合物的总体积等于各组成气体分体积的总和
工程热力学-基本知识点
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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。 2.常用公式 状态参数:1 2 1 2 x x dx- = ? ?=0 dx 状态参数是状态的函数，对应一定的状态，状态参数都有唯一确定的数值，工质在热力过程中发生状态变化时，由初状态经过不同路径，最后到达
一．是非题 1．两种湿空气的相对湿度相等，则吸收水蒸汽的能力也相等。（） 2．闭口系统进行一放热过程，其熵一定减少（） 3．容器中气体的压力不变，则压力表的读数也绝对不会改变。（） 4．理想气体在绝热容器中作自由膨胀，则气体温度与压力的表达式 （） 为k kppTT1 1212 5．对所研究的各种热力现象都可以按闭口系统、开口系统或孤立系统进行分析，其结果与所取系统的形式无关。（） 6．工质在相同的初、终态之间进行可逆与不可逆过程，则工质熵的变化是一样的。（）7．对于过热水蒸气，干度1 x（） 8．对于渐缩喷管，若气流的初参数一定，那么随着背压的降低，流量将增大，但最多增大到临界流量。（）9．膨胀功、流动功和技术功都是与过程的路径有关的过程量（）10．已知露点温度dt、含湿量d即能确定湿空气的状态。（）二．选择题（10分）1．如果热机从热源吸热100kJ，对外作功100kJ，则（）。（A）违反热力学第一定律；（B）违反热力学第二定律；（C）不违反第一、第二定律；（D）A和B。2．压力为10bar的气体通过渐缩喷管流入1bar的环境中，现将喷管尾部截去一小段，其流速、流量变化为（）。A 流速减小，流量不变（B）流速不变，流量增加C流速不变，流量不变（D）流速减小，流量增大3．系统在可逆过程中与外界传递的热量，其数值大小取决于（）。（A）系统的初、终态；（B）系统所经历的过程；（C）（A）和（B）；（D）系统的熵变。4．不断对密闭刚性容器中的汽水混合物加热之后，其结果只能是（）。（A）全部水变成水蒸汽（B）部分水变成水蒸汽（C）部分或全部水变成水蒸汽（D）不能确定5．（）过程是可逆过程。（A）.可以从终态回复到初态的（B）.没有摩擦的（C）.没有摩擦的准静态过程（D）.没有温差的 三．填空题（10分）1．理想气体多变过程中，工质放热压缩升温的多变指数的范围_________ 2．蒸汽的干度定义为_________。3．水蒸汽的汽化潜热在低温时较__________，在高温时较__________，在临界温度为__________。4．理想气体的多变比热公式为_________ 5．采用Z级冷却的压气机，其最佳压力比公式为_________ 四、名词解释（每题2分，共8分）1．卡诺定理：2．．理想气体3．水蒸气的汽化潜热5．含湿量五简答题（8分） 1.证明绝热过程方程式2.已知房间内湿空气的dt、wett温度，试用H—d图定性的确定湿空气状态。六．计算题（共54分）1．质量为2kg的某理想气体，在可逆多变过程中，压力从0.5MPa降至0.1MPa，温度从162℃降至27℃，作出膨胀功267kJ，从外界吸收热量66.8kJ。试求该理想气体的定值比热容pc和Vc[kJ/(kg·K)]，并将此多变过程表示在vp 图和sT 图上（图上先画出4个基本热力过程线）。（14分）2．某蒸汽动力循环。汽轮机进口蒸汽参数为p1=13.5bar，t1=370℃,汽轮机出口蒸汽参数为p2=0.08bar 的干饱和蒸汽，设环境温度t0=20℃,试求：汽轮机的实际功量、理想功量、相对内效率（15分）3．压气机产生压力为6bar，流量为20kg/s的压缩空气，已知压气机进口状态1p=1bar，1t=20℃，如为不可逆绝热压缩，实际消耗功是理论轴功的1.15倍，求压气机出口温度2t 及实际消耗功率P。（已知：空气pc=1.004kJ/(kgK)，气体常数R=0.287kJ/(kgK)）。（15分）4．一卡诺循环，已知两热源的温度t1=527℃、T2=27℃,循环吸热量Q1=2500KJ，试求：（A）循环的作功量。（B）排放给冷源的热量及冷源熵的增加。(10分) 一．是非题（10分）1、×2、×3、×4、√5、√6、×7、×8、√9、×10、×二．选择题（10分）1、B2、A3、A4、A5、C 三．填空题（10分） 1、大于0，小于; 2、湿蒸汽中含干蒸汽的质量/湿蒸汽的总质量 3、小，大，0 4 、1 n vnccn 5、βi=（PZ+1/P1）1/Z 四、名词解释（每题2分，共8分）卡