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第1章 工程热力学基础

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热能与动力工程专业英语第1,2,3,4,7,8,9章译文

热能与动力工程专业英语第1,2,3,4,7,8,9章译文

第一章热科学基础1.1工程热力学基础热力学是一门研究能量储存、转换及传递的科学。

能量以内能（与温度有关）、动能（由物体运动引起）、势能（由高度引起）和化学能（与化学组成相关）的形式储存。

不同形式的能量可以相互转化，而且能量在边界上可以以热和功的形式进行传递。

在热力学中，我们将推导有关能量转化和传递与物性参数，如温度、压强及密度等关系间的方程。

因此，在热力学中，物质及其性质变得非常重要。

许多热力学方程都是建立在实验观察的基础之上，而且这些实验观察的结果已被整理成数学表达式或定律的形式。

其中，热力学第一定律和第二定律应用最为广泛。

1.1.1热力系统和控制体热力系统是一包围在某一封闭边界内的具有固定质量的物质。

系统边界通常是比较明显的（如气缸内气体的固定边界）。

然而，系统边界也可以是假想的（如一定质量的流体流经泵时不断变形的边界）。

系统之外的所有物质和空间统称外界或环境。

热力学主要研究系统与外界或系统与系统之间的相互作用。

系统通过在边界上进行能量传递，从而与外界进行相互作用，但在边界上没有质量交换。

当系统与外界间没有能量交换时，这样的系统称为孤立系统。

在许多情况下，当我们只关心空间中有物质流进或流出的某个特定体积时，分析可以得到简化。

这样的特定体积称为控制体。

例如泵、透平、充气或放气的气球都是控制体的例子。

包含控制体的表面称为控制表面。

因此，对于具体的问题，我们必须确定是选取系统作为研究对象有利还是选取控制体作为研究对象有利。

如果边界上有质量交换，则选取控制体有利；反之，则应选取系统作为研究对象。

1.1.2平衡、过程和循环对于某一参考系统，假设系统内各点温度完全相同。

当物质内部各点的特性参数均相同且不随时间变化时，则称系统处于热力学平衡状态。

当系统边界某部分的温度突然上升时，则系统内的温度将自发地重新分布，直至处处相同。

当系统从一个平衡状态转变为另一个平衡状态时，系统所经历的一系列由中间状态组成的变化历程称为过程。

工程热力学热力学基础知识

工程热力学热力学基础知识

热 源
Q1
热 机
Q2
W0
冷 源
5
二、热力系
1.热力系定义：
热力系：人为划分的热力学研究对象。
（简称系统）
外界：系统外与之相关的一切其他物质。
边界：系统与外界的分界面。
6
2.热力系分类：
根据系统与外界之间的质量和能量交换情况分
按系统与外界的物质交换情况分：
1）闭口系：与外界无质量交换（控制质量） 2）开口系：与外界有质量交换（控制容积）
32
2.热量的符号与单位 热量：用Q表示，国际单位制中，热量 的单位是焦（耳），用J表示。工程上常 用千焦（kJ）表示， 1kJ=1000J 比热量：1kg气体与外界交换的热量，用 q表示，单位为J/kg。（q=Q/m）

33
3. 热量的计算 既然可逆过程中体积的变化是作功的标志， 那么在可逆传热过程中也应该存在某一状态 参数可用来作为热量传递的标志。我们就定 义这个新的状态参数为“熵”,以符号S表示， 而且这个参数具有下列性质： 熵的定义式：微元可逆过程中，dS=Q/T，单 位：kJ/k或J/k 比熵：s=S/m, 则ds=q/T，单位：kJ/（kg.k） 或J/（kg.k）
对于简单可压缩系统（指由气态工质组成，与外界 只有热和功交换的热力系），只需两个独立的状态 参数，便可确定它的平衡状态（由状态定理）。 例如：在工质的基本状态参数 p、v、T中，只要其 中任意两个确定，另一个也随之确定，如p=f(v,T)， 表示成隐函数形式为：f(p,v,T)=0。
20
3、参数坐标图
火电厂为什么采用水蒸气作为工质？
3
3.高温热源：不断向工质提供热能的物体（热
源）。如电厂锅炉中的高温烟气。

发动机原理期末复习题1

发动机原理期末复习题1

一、单选题第一章工程热力学基础１、与外界无质量交换的系统称之为。

Ａ. 绝热系统Ｂ. 闭口系统Ｃ. 开口系统Ｄ. 孤立系统3、与外界无热量交换的系统称之为Ａ. 绝热系统Ｂ. 闭口系统Ｃ. 开口系统Ｄ. 孤立系统3、与外界即无质量也无热量交换的系统称之为Ａ. 绝热系统Ｂ. 闭口系统Ｃ. 开口系统Ｄ. 孤立系统4、用来描述气体热力状态的物理量是Ａ. 膨胀功Ｂ. 容积功Ｃ. 内能 D. 热量5、热力系统的各参量中，属于过程量的是Ａ. 压力Ｂ. 熵Ｃ. 内能 D. 热量6、热力系统的基本状态参数包括Ａ. 压力、内能和温度Ｂ. 内能、熵和比容Ｃ. 压力、熵和温度 D. 压力、比容和温度7、理想气体是指Ａ. 气体分子本身占有一定体积，分子之间无相互作用力。

Ｂ. 气体分子本身不占有体积，分子之间无相互作用力。

Ｃ. 气体分子本身不占有体积，分子之间有相互作用力。

D. 气体分子本身占有一定体积，分子之间有相互作用力。

8、对于理想气体，内能是的单值函数。

Ａ. 压力Ｂ. 熵Ｃ. 温度 D. 比容9、热力系统规定Ａ. 热力系统对外界做功为正，传出热力系统的热量为负值。

Ｂ. 热力系统对外界做功为负，传入热力系统的热量为负值。

Ｃ. 外界对热力系统做功为正，传入热力系统的热量为正值。

D. 外界对热力系统做功为负，传出热力系统的热量为正值。

10、下列描述正确的是Ａ. 比容ν的变化量标志着有无做功，温度T的变化量标志着有无传热。

Ｂ. 压力P的变化量标志着有无做功，温度T的变化量标志着有无传热。

Ｃ. 压力P的变化量标志着有无做功，熵s的变化量标志着有无传热。

D. 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。

11、是热力系统与外界之间依靠温差来传递的能量形式。

Ａ. 内能Ｂ. 热量Ｃ. 动能Ｄ. 功12、一个热力过程，熵s的变化量大于零，标志着：。

Ａ. 系统对外界做功Ｂ. 外界对系统做功Ｃ. 系统吸热 D. 系统放热13、关于内能的说法，哪一个不正确？。

工程热力学基础

工程热力学基础

工程热力学基础工程热力学基础是研究热与能量转化以及热力学循环的学科。

它是工程学中重要的基础学科之一，涉及到能量的转化、储存和传递等方面的问题。

在这里，我将以人类的视角，以生动的语言描述工程热力学基础的相关内容。

让我们来了解一下什么是热力学。

热力学是研究热与能量转化过程的一门学科，它描述了物质和能量之间的关系。

在工程中，我们经常需要考虑能量的转化问题，比如热能转化为机械能、电能或化学能等。

在工程热力学中，我们经常使用一些基本概念来描述能量转化的过程。

其中最重要的概念之一就是热力学循环。

热力学循环是一个能量转化的过程，它包括一系列的状态变化，最终回到起始状态。

比如蒸汽机、内燃机等都是基于热力学循环原理工作的。

在热力学循环中，热能的转化是一个重要的过程。

热能可以通过传导、传热、辐射等方式传递。

在工程中，我们经常需要考虑热能的传递问题，比如热交换器的设计、燃烧过程中的热能转化等。

热力学还包括熵的概念。

熵是描述系统无序程度的物理量，它与能量转化的效率有关。

在工程中，我们经常需要考虑如何提高能量转化的效率，减少能量的损失。

在工程热力学中，还有一些其他的重要概念，比如焓、熵增、热力学势等。

这些概念在描述和分析能量转化的过程中起到了重要的作用。

工程热力学基础是研究能量转化和热力学循环的学科。

它涉及到能量的转化、传递和储存等方面的问题。

通过研究工程热力学基础，我们可以更好地理解能量转化的原理，并应用于工程实践中。

希望本文能够以人类的视角，以生动的语言描述工程热力学基础的相关内容，使读者能够更好地理解和应用这门学科。

工程热力学和传热学和流体力学初级

工程热力学和传热学和流体力学初级
功和热量是过程量，不仅与初、终状态参数有关， 还与过程有关。
13
2.状态参数分类
强度量 尺度量
压力、温度 比容、热力学能（内能）、焓、熵
基本参数 导出参数
压力、温度、比容 热力学能（内能） 、焓、熵
（√）状态参数的变化只与系统的初、终状态有关，而与变 化途径无关。 （×）功也是状态参数，其变化只与系统的初、终状态有关。 （×）热量是状态参数，其变化只与系统的初、终状态有关。
热量多于定容过程吸收热量。
34
第四节 混合气体
工程实际应用的气体通常是混合气体，如空气、 烟气等等。混合气体的性质取决于各组分气体的成 份及热力性质。
混合物的性质与各种混合物的性质以及各组元在整个 混合物中所占的份额有关。
35
一、混合气体分压力和道尔顿分压力定律
分压力是各组成气体在混合气体的温度下单独 占据混合气体的容积时所呈现的压力。
p1v1 p2v2
p1V1 p2V2
2.查理斯定律
对于一定量的理想气体，当比容（或容积）不变时，压
力与绝对温度成反比。
p1 p2 T1 T2
3.给•吕萨克定律
对于一定量的理想气体，当比容（或容积）不变时，压
力与绝对温度成反比。V1 V2 或 v1 v2
T1 T2 T1 T2
26
4.理想气体状态方程的另外一种表示
（√）一切热力系统连同 与之相互作用的外界可 以抽象为孤立系统。
9
第二节 工质及基本状态参数
一、工质(working substance; working medium)
1.定义：实现热能和机械能相互转化，或 传递热能的媒介物质
例如：
电站锅炉的水蒸气 燃烧形成的烟气 气缸中的燃气

1.2工程热力学基础知识

1.2工程热力学基础知识

热力学相关的能量的总和. 热力学相关的能量的总和.
真空
真空
p1 V1
p2 V2
绝热系A
绝热系A
上面图示中的闭口绝热系A 上面图示中的闭口绝热系A中的黄色方块是一团 气体,它从状态1变化到状态2 气体,它从状态1变化到状态2,很显然,按照理 想气体状态方程进行分析,由于气体膨胀对外做 功,我们会得到u 功,我们会得到u1<u2的结论,但是根据能量守恒 定律,工质与外界无能量交换,因此工质的能量 总和应当不变,再经过进一步分析,我们会得到 u1+p1V1=u2+p2V2 即H1=H2的结论.
二,热力学第一定律及其应用
热力学第一定律其实就是能量守恒定律在热力学 领域中的应用,由于热力学领域总是把某一系统 作为研究对象,所以强调的是系统和外部环境的 总的能量守恒. 在对单一热力系统进行分析的时候,系统本身能 量变化 ,系统与外界的功交换 量变化E,系统与外界的功交换W,系统与外 界的热交换 界的热交换Q,还有涉及物质进出系统带来和带 出的能量 出的能量e之间满足下列关系:
(五)热力过程
热力过程: 热力过程:系统从一个状态变化到另外一个状态 的时候经历的所有的中间状态的集合称为热力过 程,简称过程.如果系统经历一系列过程最终又 回到初始状态,则说这些过程构成一个热力循环 回到初始状态,则说这些过程构成一个热力循环. 热力循环. 准静态过程:在一个热力过程中,初始状态和最 准静态过程:在一个热力过程中,初始状态和最 终状态都是平衡态,从初始状态变化到最终状态 说明了原有平衡被打破,然后经历一些列变化最 说明了原有平衡被打破,然后经历一些列变化最 后形成了新的平衡.这个变化不会是一瞬间完成 后形成了新的平衡.这个变化不会是一瞬间完成 的,因此意味着在这两个状态之间,系统经历了 一些列连续的,依次相差为无穷小的平衡状态, 一些列连续的,依次相差为无穷小的平衡状态, 这个过程称为准静态过程.例如系统原来的状态 用参数表示为(A,B,C,D,E,F),最终状态表示为 用参数表示为(A,B,C,D,E,F),最终状态表示为 (A',B',C',D',E',F'),如果该过程是准静态过程, ,B',C',D',E',F' 那么6 那么6个参数的变化全部是连续的,如果表示在状 态参数坐标图上,有关6 态参数坐标图上,有关6个参数的曲线全部应当是 连续的.

工程热力学基础

工程热力学基础

主要内容
1. 2.
3.
4. 5.
基本概念及定义 热力学第一定律 气体的热力过程 热力学第二定律 发动机理论循环（教材1.1）
第一节
一、热力学系统
基本概念及定义
热力学系统（热力系统、热力系、系统）——人为选定的某些 确定的物质或某个确定空间中的物质 。
工质—— 用以实现热功转换的工作物质。 外界—系统之外与系统能量转换过程有关的一切其他物质。 边界—分割系统与外界的界面。
δq du δw
q1 2 (u2 u1 ) w1 2
正、负号规定：系统吸热为正，放热为负；系统对外作 功为正，外界对系统作功为负。 上式既适用于准静态过程，也适用于非准静态过程。
q1 2 (u2 u1 ) w1 2
闭口系统能量方程式说明：闭口系统在热力过程 中从外界接受的热量，一部分用于增加系统的热 力学能，另一部分用于对外界作功。 闭口系统能量方程式的应用：定容过程的加热量 或放热量的计算；发动机压缩、燃烧、膨胀过程 能量计算等。
⑵热力过程性质
热量是过程量。比热容与热力过程有关。 定容过程的比热容称为比定容热容cv , 定压过程的比热容称为比定压热容cp .
设比热比 k= cp / cv . k又称绝热指数。
⑶加热时工质的状态
比热容是随着温度的升高而增大的。 c a0 a1T a2T 2 a3T 3 1）真实比热容 考虑温度对比热容的影响 q1 2 t2 2）平均比热容 cm t 1 t2 t1 考虑温度对比热容的影响 3）定值比热容 不考虑温度对比热容的影响，把比热容作为常量。
六、工质的比热容
1、定义： 1kg物质温度升高1K(或1℃)所需的热量。 2、影响比热容的因素 ⑴物量单位

第1章内燃机性能指标及实际循环热计算绪论 (2)解读

第1章内燃机性能指标及实际循环热计算绪论 (2)解读
则ηt提高。
汽油机：点火后传播燃烧且无论负荷大小，火焰传 播距离不变。当负荷下降时，燃烧速度降低，燃烧
时间加长。这相当于λ下降而 上升，则ηt降低。
发动机工作循环
第二节内燃机的实际循环
1、进气过程 图a） 2、压缩过程 图b） 3、燃烧过程 图c） 4、膨胀过程 图c） 5、排气过程 图d）
发动机工作循环
每缸每循环所做的指示功：Wi

piVh

pi
D2
4
S 103
性能指标及热计算
指示功率为：
Pi
Wi
n 60
发动机工作循环
多变指数和平均多变压缩指数： 实际计算中n1取代n1’ ，试验测定n1大致范围是：
压缩终点的压力和温度的数值范围：
发动机工作循环
（3）燃烧过程 作用：将燃料的化学能转变为热能，使工质温度 、压力升高，为膨胀创造条件 汽油机：在上止点点燃，容积变化小，燃烧快， 温度压力上升快，接近等容燃烧。 柴油机：燃烧开始接近等容燃烧，随后燃烧速率 放慢，气缸容积增大，压力升高减缓，接近等压 燃烧
好坏，是从示功图测量计算得出的。
动力性指标：指示功、指示功率、平均指示压力。 经济性指标：指示热效率、指示燃油消耗率
发动机性能指标：动力性能指标（功率、转矩、转 速），经济性能指标（燃料和润滑油的消耗）， 运转性能指标（冷起动性能、噪声、排气品质）
性能指标及热计算
一、 指示功和平均指示压力 指示功是指气缸内完成一个工作循环所得到的有用
排气温度常用作检查发动机工作状态的技术指 标。其值偏高，说明热功转换效率低工作过程不 良，及时检修。
发动机工作循环
三、引起实际循环热损失 的因素
1、工质的影响

《工程热力学》第一章 基本概念

《工程热力学》第一章 基本概念

9
1.3.1、基本术语-状态、状态参数
1、状态：工质在热力变化过程中某一瞬间所呈现的宏观 物理状况称状态
2、状态参数：表示状态特征的物理量称为状态参数
状态与状态参数是一一对应的
3、状态参数特点
数学特征为点函数： 微元变化的微增量具全微分性质
4、热力学基本状态参数为三个：比容、压力、 温度
10
1.3.2、基本状态参数--比容及密度
C 1 2 B B A
16
1-4
平衡状态、状态方程式、坐标图
1.4.1 平衡状态与非平衡态 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、外同时建立了热平衡、力平衡（及 化学平衡）,此时系统所处状态为平衡态 非平衡态: 系统与外界,系统内部各部分间 存在能量传递及相对位移,状态将随时间 变化,称系统处于非平衡态

受逐渐变化的压力作用下的活塞的移动过程 发生系统状态变化 （力作用）（NEXT）
受变化的恒温热源缓慢加热的活塞系统发生 系统状态变化（热的作用） （NEXT）

26
P3 P2
P1
工质 工 质
工质
受逐渐变化压力作用下的活塞移动过程发生系 统状态变化（P、V、T变化） （力作用）
27
工质
工质
工质
热源T
31
1-6
过程功与热量
1.6.1 功的定义： 1、功的力学定义： 将物体间通过力的作用而传递的能量称为功并 定义：功等于力F与物体在力作用方向上的位移X 的乘积（点积） dW = F ·dX 2、功的热力学定义： 热力学系统和外界通过边界而传递的能量， 其效果可表现为举起重物
区别：功与系统动能、重力位能等“储存能”变化传递 的机械能的本质区别

工程热力学基础

工程热力学基础

工程热力学基础全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：工程热力学是工程学科中的重要分支，研究热力学原理在工程实践中的应用。

热力学是物理学的一个分支，研究能量的转换和传递过程，是自然界中一切物质变化的基础原理。

工程热力学则是将热力学的原理应用于工程领域，用来解决能量转化和传递相关问题。

工程热力学的基础概念包括：能量、热、功等。

能量是物体所具有的做功的能力，热是物体内部原子之间由于不断运动而产生的能量，功是对外界做出的能量。

在热力学中，能量的转化是一个重要的概念，热能可以被转化为功，功也可以被转化为热能。

熵是热力学的另一个重要概念，定义为一个系统的无序程度。

熵增加代表系统有序度变低，熵减少表示系统有序度变高。

热力学第二定律指出，孤立系统的熵永远不会减少，只会增加或者保持不变。

在工程实践中，熟悉热力学的基本原理对工程师解决问题至关重要。

在汽车发动机中，热力学原理用来优化燃烧过程，提高发动机效率，减少排放。

在制冷设备中，热力学原理被用来设计制冷循环，实现热量的转移和降温。

除了基本概念外，工程热力学还涉及很多复杂的领域，如蒸汽动力、流体力学、传热传质等。

熟练掌握这些知识，能让工程师更好地解决实际问题。

工程热力学是工程学科中不可或缺的一部分，它提供了解决能量转化和传递问题的基本原理和方法。

熟练掌握热力学知识，能够帮助工程师更好地设计和优化工程系统，提高效率，减少能源消耗。

希望通过学习工程热力学基础知识，可以让大家对工程实践有更深入的理解和认识，为未来的工程发展做出更大的贡献。

第二篇示例：在工程热力学基础课程中，我们首先要了解的是热力学的基本概念和基本原理。

热力学是研究热、功和能量转化之间相互关系的科学。

在热力学中，热是指能量的一种形式，是物体温度高低、热量的传递和热量的转化。

功是能量的一种表现形式，是物体在力的作用下发生的位移。

能量转化是指能量在不同形式之间的相互转化过程。

在工程热力学基础课程中，我们需要了解的还有热力学的基本定律。

热工基础第一章

热工基础第一章
工质在体积膨胀时所 作的功称为膨胀功。
符号：W
单位：J 或 kJ 对于微元可逆过程，
W pAdx pdV
对于可逆过程1～2：
W pdV
1
2
40
单位质量工质所作的膨胀功用符号 w 表 示，单位为J/kg 或 kJ/kg。
w pdv
膨胀：dv > 0 , w > 0 压缩：dv < 0 , w < 0 (2) 示功图（p-v图） w 的大小可以 pv 图上的过程曲线下 面的面积来表示 。 功是过程量而不 是状态量。
常用温标
绝对K 373.15 摄氏℃ 100 水沸点 37.8 华氏F 212
273.16 273.15
发烧 100 0.01水三相点 0 冰熔点 32
-17.8 -273.15
盐水熔点 0
-459.67
0温标的换算Fra bibliotekT [ K ] t [ C ] 273.15
O
5 t[ C ] (t[ F ] 32) 9
固定、活动 真实、虚构
热力系统：
在工程热力学中，通常选取一定的工质或 空间作为研究的对象，称之为热力系统，简 称系统。系统以外的物体称为外界或环境。 系统与外界之间的分界面称为边界。 （1）闭口系统 与外界无物质交 换的系统。系统的质 量始终保持恒定，也 称为控制质量系统。
闭口 系统
边界
外界
10
（2）开口系统 与外界有物质交 换的系统。系统的容 积始终保持不变，也 称为控制容积系统。
p f (v, T ) F p, v, T 0
T f ( p, v) pv RT
35
（3）状态参数坐标图
以独立状态参数为坐标的坐标图。 在以两个独立状态参数为坐标的平面 坐标图上，每一点都代表一个平衡状态。

热工基础(张学学 第三版)复习知识点

热工基础(张学学 第三版)复习知识点

式
数间的关系
交换的功量
w /( J / kg) wt /( J / kg)
交换的热 量
q /(J / kg)
定容 v 定数 定压 p 定数 定温 pv 定数
定熵 pvk 定数
v2

v1;
T2 T1

p2 p1
p2

p1
;
T2 T1

v2 v1
T2
T1;
p2 p1

v1 v2
p2 p1
1.理想气体：理想气体分子的体积忽略不计；理想气体分子之间
无作用力；理想气体分子之间以及分子与容器壁的碰撞都是弹性
碰撞。
2.理想气体状态方程式（克拉贝龙方程式）
PV mRgT
其中 R 8.314J /(mol K )，
或 PV nRT
RgΒιβλιοθήκη R M3.定容比热与定压比热。
定容比热 cV
wt

1 2
c f
2

gz

ws
当 p2v2 p1v1 时，技术功等于膨胀功。
当忽略工质进出口处宏观动能和宏观位能的变化，技术功就
是轴功；且技术功等于膨胀功与流动功之差。
在工质流动过程中，工质作出的膨胀功除去补偿流动功及宏
观动能和宏观位能的差额即为轴功。
7.可逆过程的技术功：
wt


2
vdp
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）

工程热力学(讲义)

工程热力学(讲义)

1 课程学习1.1 热力学基本定律1.1.1 热力学基本概念及定义第一节热力系热力系：由界面包围着的作为研究对象的物体的总和。

按热力系与外界进行物质交换的情况可将热力系分为：闭口系(或闭系)--与外界无物质交换，为控制质量(c.m.)；开口系(或开系)--与外界之间有物质交换，把研究对象规划在一定的空间范围内，称控制容积(c.v.)。

按热力系与外界进行能量交换的情况将热力系分为：简单热力系--与外界只交换热量及一种形式的准静功；绝热系--与外界无热交换；孤立系--与外界既无能量交换又无物质交换。

按热力系内部状况将热力系分为：单元系--只包含一种化学成分的物质；多元系--包含两种以上化学成分的物质；均匀系--热力系各部分具有相同的性质；均匀系--热力系各部分具有不同的性质。

工程热力学中讨论的热力系：简单可压缩系--热力系与外界只有准静功的交换，且由压缩流体构成。

第二节热力系的描述热力系的状态、平衡状态及状态参数*热力系的状态：热力系在某一瞬间所呈现的宏观物理状况。

在热力学中我们一般取设备中的流体工质作为研究对象，这时热力系的状态即是指气体所呈现的物理状况。

*平衡状态：在没有外界影响的条件下系统的各部分在长时间内不发生任何变化的状态。

处于平衡状态的热力系各处的温度、压力等参数是均匀一致的。

而温差是驱动热流的不平衡势，温差的消失是系统建立平衡的必要条件。

对于一个状态可以自由变化的热力系而言，如果系统内或系统与外界之间的一切不平衡势都不存在，则热力系的一切可见宏观变化均将停止，此时热力系所处的状态即是平衡状态。

各种不平衡势的消失是系统建立起平衡状态的必要条件。

*状态参数：用来描述热力系平衡态的物理量。

处于平衡态的热力系其状态参数具有确定的值，而非平衡热力系的状态参数是不确定的。

状态参数的特性描述热力系状态的物理量可分为两类：强度量和尺度量（1）强度量与系统中所含物质无关，在热力系中任一点具有确定的数值的物理量。

大管轮轮机基础 辅机部分 题库

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大管轮轮机基础辅机部分题库大管轮轮机基础辅机部分题库第一部分工程热力学（21分）第01章工程热力学的基本概念(3%)1.将热能转化为机械能的设备称为：A、柴油机B、汽轮机C、热机D和蒸汽机2.把热量转化为功的媒介物称为______。

a、电源B.热源C.质量源D.工作介质3.把热能转化为机械能，通过______的膨胀来实现。

a、高温气体B.工作介质C.液体D.a、B和C不正确4.作为工作介质，应具有良好的。

a.流动性/多变性b.膨胀性/多变性c.膨胀性/分离性d.膨胀性/流动性5.蒸汽动力装置的工作介质必须具有良好的性能。

a.膨胀b.耐高温c.纯净d.导热6.工质必须具有良好的膨胀性和流动性，常用工质有：a.氟里昂b.润滑油c.水d.天然气7.燃气轮机动力装置的做功工质是：a、燃气蒸汽氧气水内燃机动力装置的工作介质是。

a、气体B.蒸汽C.燃料D.水9.封闭系统指的是________________。

a.与外界没有物质交换b.与外界没有热量交换c.与外界既没有物质交换也没有热量交换d.与外界没有功的交换10.开口系统是指______的系统。

a、与外部世界的物质交换b.与外部世界的热交换C.与外部世界的物质交换而不进行热交换D.与外部世界的有功功率交换11 _____________;必须与外部世界进行能量交换。

a、绝热系统b、孤立系统c、封闭系统d、开口系统12._____与外界肯定没有质量交换，但可能有热量交换。

a、隔热系统B、隔离系统C、封闭系统D、开放系统13以下哪个系统与外界没有质量交换，但可能有热交换？a.绝热系统b.孤立系统c.封闭系统d.开口系统14.与外界没有质量交换的系统是______，同时它也可能是______。

a、开放系统/隔离系统B.开放系统/绝缘系统C.封闭系统/隔离系统D.绝缘系统/隔离系统15.与外界进行质量交换的系统是开放系统。

同时，也可能是：a.封闭系统b.绝热系统c.孤立系统d.b+c16.蒸汽压缩制冷系统是______。

第一章 工程热力学基础知识

第一章 工程热力学基础知识

s2
s
a）P-v 图
1. 熵的定义：熵的增量等于系统在可逆过程中交 换的热量除以传热时绝对温度所得的比值。
ds dq / T
2. 熵的性质 1）熵是一个状态参数； 2）只有在平衡状态下，熵才有确定值； 3）与内能和焓一样，通常只求熵的变化量，而不 必求熵的绝对值； 4）熵是可加性的量； 5）在可逆过程中，从熵的变化中可判断热量的传 递方向； 6）熵是判据，判断自然界一切自发过程实现的可 行性。
系统吸热 热量为正 热量为负
系统放热
过程量
3. 内能
工质的内能：工质内部所具有的各种能量的总称。 对于理想气体：内能是温度的单值函数 ，工质的内能 是一个状态参数 。 1kg工质的内能： u mkg工质的内能： U
U mu
二、封闭系统能量方程式
已知： 1kg工质封闭在气缸内 进行一个可逆过程的 膨胀作功。
Q2 Q1
二、热力学第二定律的几种表达
根据长期制造热机的经验总结出：为了 连续的获得机械能，必须有两个热源，热机
t 100 % 工作时，从高温热源取得热量，把其中一部 根据长期制造制冷机的经验总结出： 表述： 分转变为机械能，而另一部分传给低温热源， 不管利用什么机器，都不可能不付代价的 这是实现热功转换的必要条件。 1）不可能创造出只从热源吸热作功而不向冷源放热 实现把热量由低温物体转移到高温物体。
的热机。
2）热量不可能自发地从冷物体转移到热物体。
三、卡诺循环与卡诺定理
1. 卡诺循环
1）卡诺循环的组成
工作于两个热源间的，由两个定温过程和两个
绝热过程所组成的可逆正向循环。
2）卡诺循环的热效率
tc
w0 q1 1 q2 q1 1 T2 T1

第一章 工程热力学基础知识

第一章 工程热力学基础知识
（三）工质的内能
1．工质内部所具有的总能量。
第1章 工程热力学基础知识
1.2 热力学第一定律
分子热运动的动能，是T的函数。 内能
分子间的吸引作用的位能,是v的函数。
理想气体分子间无吸引力，无位能。
内能是温度的单值函数。
第1章 工程热力学基础知识
1.2 热力学第一定律
定 容 加
内能为状态参 热 数。只与工质的 初、终状态有关， 与工质由状态1变 化到状态2所经历 的过程无关。
第1章 工程热力学基础知识 1.1 热工转换的基础知识
三、热力过程及其功量
p
（一）热力系统和热力过程
热力系统：某宏观尺寸范围内的工质
作为研究对象，称为热力系统。
v
热力过程：工质由某一状态变化到另 一个状态所经历的全部过程的总和。
（二）热力过程的功量（示功图） 工质由上止点膨胀到下止点，此过程的功量。
式中：a、b、c是常数。 相应于每一温度下的比热容称为真实比热容。
第1章 工程热力学基础知识 1.1 热工转换的基础知识
C a bt ct2
C a bt ct2
气体由t1升到t2所需的热量：
q12
t2 t1
Cdt

面积12t2t1
常用的状态参数：压力 p ；温度T ；比
体积v ；内能U ；焓 H；熵S 。 基本状态参数 ：压力 p；温度 T；比体积 v。
第1章 工程热力学基础知识 1.1 热工转换的基础知识
（一） 压力p 1． 单位面积上所作用的垂直力称为压力p。
2 ．单位：Pa，1 Pa=1N/m2 ，工程上常用kPa与Mpa。
第1章 工程热力学基础知识
第三节 气体的热力过程

第1章 工程热力学基础

第1章 工程热力学基础
44
喷管出口流速计算：
根据稳定流动开口系统能量方程：
1 2 q h c gz ws 2
简化得到：
c2 2(h1 h2 ) c12
喷管出口流速c2 ，取决于喷管入口压力p1与喷管 出口环境压力pb（背压）之比； 进出口压力之比越大，喷管出口流速越高。
45
喷管是一种能量转换部件，通过截面的变化把 系统的储存能变成动能（提高流速）。
第1章 工程热力学基础
1-1 热能与机械能的转换过程 1-2 基本概念 1-3 热力学基本定律 1-4 热力过程与热力循环 1-5 热力学的工程应用
1
1-1 热能与机械能的转换过程
一、工程热力学
定义：工程热力学是研究热能与机械能的转换规律、 条件、方法，以及工程应用的一门学科。 燃料能源的利用方式： 燃料（化学能） →热能 →机械能 →电能
与热力学能相关的能量传递和转化过程，都 具有方向性，如传热、自由膨胀等。 自发过程：能够自动进行，不需要附加条件； 非自发过程：自发过程的反方向过程，需要在 一定的附加条件才能进行；
热力学第二定律研究内容： 研究能量传递和转换的方向、条件与转换限度。为非自发过程。 在制冷循环中，通过消耗机械能，实现热量从低温 热源传导高温热源。消耗机械能就是附加条件。 能量转换分析：
热力学能组成：
内动能+内位能、化学能、原子能…..（内能）
一般不涉及化学、原子反应时： U= Uk+Up
比热力学能u：单位质量工质的热力学能：
u=U/m，kJ/kg
内动能Uk：主要取决于系统温度T； 内位能Up：主要取决于系统压力p。
25
（五）焓H
概念：流体的热力学能与推动功之和，kJ；
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生活中的实例： 1）电灯照明：电能 光能、热能； 2）用煤烧水：燃料的化学能 热能； 3）车用发动机燃料在气缸内燃烧、膨胀：
化学能 热能 机械能； 4）发动机带动发电机：机械能 电能。
能量转换与守恒定理：
能量既不能被创造，也不能被消灭（能量既不会凭空产 生，也不会凭空消失），它只能从一种形式转化为别的 形式，或者从一个物体转移到别的物体，且转化（转移） 前后能量总和保持不变。
热能 机械能（功）
正向：获得功必须消耗热，如车用发动机燃料在气 缸内燃烧后对外输出功；
逆向：产生热一定要消耗功，如汽车制动鼓的制动 过程（摩擦生热）。
表达式：Q=W
同一计量单位
Q=AW或Q=JW 不同计量单位
二、热力学第一定律的解析式及其应用
1、几个概念 1）功 力学中 W=FX 公式的意义：物体所受的力F和物体
能量守恒定律如今被人们普遍认同，但是并没有严格证 明。
重要意义： ①揭示了自然界中总能量为一常数（不能无中生有）；
②揭示了能量在形式上具有可转换（变）性。
一、热力学第一定律的内容
பைடு நூலகம்
内容：在热能与机械能之间，一定量的热能消失时， 必将产生数量完全相同的机械能（做了功），反之， 亦是一样。即：
量，若它的全部效果未能表现为使（外界）物体 改变宏观运动的状态，仅使物体的温差发生变化， 表现为物体内部分子的微观运动，则这种传递的 能量称为热量。
功和热量的比较： 相同点：都是过程量，均为能量的传递形式； 不同点：功使（外界）物体改变宏观位移，热量仅使
物体的温度发生变化。
讨论：假定一杯水在未加热前水温为200C，经加 热
热损失。 条件：在一个具有活塞的理想气缸中，储有1kg工质
（气体），如果给气体以微量热量dq,其结果将使工 质（气体）的状态发生变化，同时使活塞移动dx的 距离。 根据能量守恒：对于1kg物质，dq=△u+dw
即：输入=储存+输出 （或： ， ）
讨论：
1）对于等温过程：T=C △u=0 q w,即加入的热量全 部转化为功；
递能量，若它的全部效果可表现为使（外界）物体改 变宏观运动的状态，则这种传递的能量称为功。
微元状态：dw=pAdx=pdv
v2
整个过程：w
pdv
v2
对于发动机而言，越过边界而传递的能量是通过活
塞、曲柄连杆机构而传递的能量。
热力学中功的本质：使外界物体发生宏观位移。
2）热量：热力系统与外界间越过边界而传递能
在受力方向上的位移的X乘积。 做功的条件：①力的作用； ②产生的
位移。 热力学中的功如何表现？是否满
足功的条件（力、位移） 外界对气体的元功：
令
则
1）功的符号：
“-” ， 外界对系统作功； “+” ， 系统对外界作功。
v2
2）功的图示（数值）：W PdV PdV v2
定义：热力学中，热力系统和外界间越过边界而传
3、热力状态：热力系统（工质）在某一瞬间所处的 宏观热力状况，简称状态。
系统的状态可以不随时间变化——平衡状态，也可以 随时间变化——非平衡状态。
处于热力平衡状态的系统，只要不受外界的影响，其 状态就不会随时间变化，平衡也不会自发地破坏。
处于不平衡状态的系统，其状态将随时间而改变，直 至形成一个新的平衡状态。
工程热力学中，只研究平衡状态。
4、平衡状态：指在没有外界影响的条件下，工质 （或系统）的状态不随时间变化。
5、热力过程：热力系统的状态随时间变化的过程。如 发动机工作时的压缩过程、膨胀过程等。
6、外界：系统以外与热工过程有关的其他物质或空间。
7、边界：系统与外界之间的分界面（分界面可以是真 实的、假想的、固定的、移动的）。
8、状态参数：描述工质所处状态的物理量，其数值 的大小只取决于工质的状态。
处于平衡状态的工质对应着唯一的状态参数（如比 容、压力、温度）。
工质的状态发生变化，其状态参数随之改变，如向 轮胎内充气，充气量的多少决定了气压、温度的高 低。
第一节 热力学第一定律
热力学：研究热能的性质以及与其他能量相 互转换规律的科学。
1）如果将一壶水在未加热前分成两半，一半加
热至沸腾，另一半不加热，随后将两部分接触，如 果接触过程完全绝热，则平均温度：
T平

T高
T低 2
2）能否将原来温度低的一杯水所吸收的热量无条件 全部还原给温度高的另一杯呢？
这说明了什么问题？（热量传递具有方向性）
2、第一定理解析式
将气缸活塞做功简化为一闭口系统模型。 闭口系统——系统与外界无质量交换，系统没有散
2）对于绝热过程：dq=0，当T，外界消耗功--压缩过 程，△u﹥0；当T，向外界输出功--膨胀过程， △u﹤0；
3）对于等容过程：dv=0， q u, 即加入的热量全部转 化为工质的内能（煤气罐旁边禁止加热就是此原因）。
第二节 理想气体的热力过程
理想气体：是指分子本身不占有体积、分子之间没 有作用力的气体（一种理想模型——实际中并不存 在的“假想气体”）。 当温度不是很低或很高、压力不是很低或很高， 或没有其他特殊条件时，一般气体均可视为理想气 体。
后获得能量升至1000C。 从外界感觉，通过边界传递了能量，水温升高； 从水本身的内部分子运动看：水分子因吸热其平
均运动动能增大，运动加快，对此，已有的热量、 温度都不能反映出水分子微观运动状态的改变， 需引入一个新的标量——内能。
3、内能
描述系统内部（微观状态）工质运动状态 的改变情况。 对于气体，是气体分子内部所具有的动能与位 能的总和。 对于一个热力系统，系统所接受的热量如果不 能使外界物体产生宏观位移，则会使工质的内 能增加。 理想气体：U=U动=f(T)
第一章 工程热力学基础
第一节 热力学第一定律 第二节 理想气体的热力过程 第三节 热力学第二定律 第四节 发动机理论循环及热效率
几个名词术语：
1、工质：实现热能与机械能相互转换的工作物质。主 要为气体或水蒸气（因气态物质吸热后容易膨胀）。 发动机中所说的工质是指气缸内的可燃混合气。
2、热力系统：选取某一宏观范围内的物质或空间作为 研究对象，称为热力系统。 对于发动机而言，是将气缸内的气体作为热力系统， 而将气缸看做“外界”。