工程热力学基本概念
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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。
工程热力学基本概念及重要公式1.系统与环境在工程热力学中,系统是指研究的对象或我们感兴趣的部分。
环境则是系统以外的其他部分。
系统和环境之间可以通过物质和能量的交换进行相互作用。
2.状态与平衡系统的状态由一组可测量的性质(如温度、压强、体积等)确定。
当系统中各种性质不发生任何变化时,系统处于平衡状态。
在平衡状态下,系统的能量转化不会引起热量或功的流动。
3.热力学函数热力学函数是描述热力学性质的函数,包括熵、焓和自由能等。
它们与系统的状态相对应,可以通过测量一些物理量来计算。
4.热力学第一定律热力学第一定律是能量守恒定律在系统中的应用。
根据这一定律,系统的内能增加等于系统吸收的热量加上对外做的功。
ΔU=Q-W其中,ΔU表示系统内能的变化,Q表示系统从环境吸收的热量,W 表示系统对外做的功。
5.热力学第二定律热力学第二定律主要研究热量的传递和能量转化中的不可逆性。
根据热力学第二定律,热量只能从高温区传递到低温区,不会自发地从低温区传递到高温区。
6.热力学第二定律的两种表述热力学第二定律有两种表述方式:卡诺定理和熵增定理。
卡诺定理:任何工作在热源和冷源之间的热机,其效率都不会超过卡诺效率,即:η=1-Tc/Th其中,η表示热机的效率,Tc表示冷源的温度,Th表示热源的温度。
熵增定理:封闭系统的熵不会减少,只能增加或保持不变。
在一个孤立系统中,熵增是不可逆过程的一个特征。
7.热力学循环热力学循环是指一系列热力学过程的组合,最终系统回到起始状态。
常见的热力学循环包括卡诺循环、斯特林循环和布雷顿循环等。
8.其他重要公式除了上述公式外,工程热力学还有一些重要的公式,如:热量传递公式:Q=m*c*ΔT其中,Q表示热量,m表示物体的质量,c表示物体的比热容,ΔT表示温度的变化。
功的公式:W = F * d * cosθ其中,W表示功,F表示力,d表示位移,θ表示力的方向与位移方向的夹角。
气体状态方程:PV=nRT其中,P表示压强,V表示体积,n表示物质的摩尔数,R为气体常数,T表示温度。
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。
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。
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。
工程热力学知识点总结工程热力学是一门研究能量转换规律以及热能有效利用的学科,它在能源、动力、化工等领域有着广泛的应用。
以下是对工程热力学一些重要知识点的总结。
一、基本概念1、热力系统热力系统是指人为选取的一定范围内的物质作为研究对象。
根据系统与外界的物质和能量交换情况,可分为闭口系统(与外界无物质交换)、开口系统(与外界有物质交换)和绝热系统(与外界无热量交换)等。
2、状态参数描述热力系统状态的物理量称为状态参数,如压力、温度、比体积等。
状态参数的特点是只取决于系统的状态,而与达到该状态的路径无关。
3、热力过程热力系统从一个状态变化到另一个状态所经历的途径称为热力过程。
常见的热力过程有定容过程、定压过程、定温过程和绝热过程等。
4、热力循环系统经历一系列热力过程后又回到初始状态,所形成的封闭过程称为热力循环。
二、热力学第一定律热力学第一定律是能量守恒与转换定律在热力学中的应用,其表达式为:输入系统的能量输出系统的能量=系统储存能量的变化。
对于闭口系统,热力学第一定律可表示为:$Q =\Delta U + W$,其中$Q$ 为系统吸收的热量,$\Delta U$ 为系统内能的变化,$W$ 为系统对外所做的功。
对于开口系统,热力学第一定律的表达式较为复杂,需要考虑进、出口的能量流动。
三、热力学第二定律热力学第二定律指出了热过程的方向性和不可逆性。
常见的表述有克劳修斯表述和开尔文表述。
克劳修斯表述:热量不可能自发地从低温物体传向高温物体。
开尔文表述:不可能从单一热源取热使之完全变为有用功而不产生其他影响。
热力学第二定律的实质是揭示了自然界中一切自发过程都是不可逆的。
四、理想气体的性质理想气体是一种假设的气体模型,其分子之间没有相互作用力,分子本身不占有体积。
理想气体的状态方程为$pV = nRT$,其中$p$ 为压力,$V$ 为体积,$n$ 为物质的量,$R$ 为气体常数,$T$ 为温度。
理想气体的内能和焓仅与温度有关,与压力和体积无关。
工程热力学基本概念1.全然概念热力体系:用界面将所要研究的对象与四周情形分隔开来,这种工资分隔的研究对象,称为热力体系,简称体系。
界线:分隔体系与外界的分界面,称为界线。
外界:界线以外与体系互相感化的物体,称为外界或情形。
钳口体系:没有物质穿过界线的体系称为钳口体系,也称操纵质量。
开口体系:有物质流穿过界线的体系称为开口体系,又称操纵体积,简称操纵体,其界面称为操纵界面。
绝热体系:体系与外界之间没有热量传递,称为绝热体系。
孤立体系:体系与外界之间不产生任何能量传递和物质交换,称为孤立体系。
单相系:体系中工质的物理、化学性质都平均一致的体系称为单相系。
复相系:由两个相以上构成的体系称为复相系,如固、液、气构成的三相体系。
单位系:由一种化学成分构成的体系称为单位系。
多元系:由两种以上不合化学成分构成的体系称为多元系。
平均系:成分和相在全部体系空间呈平均分布的为平均系。
非平均系:成分和相在全部体系空间呈非平均分布,称非平均系。
热力状况:体系中某刹时表示的工质热力性质的总状况,称为工质的热力状况,简称为状况。
均衡状况:体系在不受外界阻碍的前提下,假如宏不雅热力性质不随时刻而变更,体系表里同时建立了热的和力的均衡,这时体系的状况称为热力均衡状况,简称为均衡状况。
状况参数:描述工质状况特点的各类物理量称为工质的状况参数。
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。
全然状况参数:在工质的状况参数中,个中温度、压力、比容或密度能够直截了当或间接地用外表测量出来,称为全然状况参数。
温度:是描述体系热力均衡状况时冷热程度的物理量,其物理本质是物质内部大年夜量微不雅分子热活动的强弱程度的宏不雅反应。
热力学第零定律:如两个物体分别和第三个物体处于热均衡,则它们彼此之间也必定处于热均衡。
压力:垂直感化于器壁单位面积上的力,称为压力,也称压强。
相对压力:相关于大年夜气情形所测得的压力。
工程热力学知识点总结1. 热力学基本概念1.1 热力学系统:研究对象,与周围环境有能量和物质交换。
1.2 环境:系统之外的一切,与系统形成对比。
1.3 边界:系统与环境之间的分界线。
1.4 状态:系统在某一时刻宏观性质的集合。
1.5 平衡态:系统状态不随时间变化的状态。
1.6 过程:系统从一个平衡态到另一个平衡态的演变。
2. 热力学第一定律2.1 能量守恒:系统内能量的变化等于热量与功的和。
2.2 内能:系统内部微观粒子动能和势能的总和。
2.3 热量:系统与环境之间由于温度差而交换的能量。
2.4 功:系统对环境或其他系统施加的力与其位移的乘积。
2.5 热力学第一定律公式:ΔU = Q - W。
3. 热力学第二定律3.1 熵:系统无序度的量度,是不可逆过程的度量。
3.2 孤立系统:不与外界交换能量或物质的系统。
3.3 熵增原理:孤立系统熵永不减少。
3.4 卡诺定理:所有热机的最大效率由卡诺循环确定。
4. 热力学性质4.1 温度:系统热动能的度量,是热力学过程的驱动力。
4.2 压力:分子对容器壁单位面积的平均作用力。
4.3 体积:系统占据的空间大小。
4.4 比热容:单位质量的物质温度升高1K所需吸收的热量。
4.5 热容:系统温度升高1K所需吸收的热量。
5. 理想气体行为5.1 理想气体状态方程:PV = nRT。
5.2 摩尔体积:1摩尔理想气体在标准状态下的体积。
5.3 气体常数:理想气体状态方程中的常数R。
5.4 马略特定律:理想气体在恒定温度下,体积与压力成正比。
5.5 波义耳定律:在恒温条件下,理想气体的压强与其体积成反比。
6. 热力学循环6.1 卡诺循环:理想化的热机循环,由四个可逆过程组成。
6.2 奥托循环:内燃机的理想循环,包括等容加热、绝热膨胀、等容放热和绝热压缩。
6.3 朗肯循环:蒸汽动力循环,包括泵吸、锅炉加热、涡轮膨胀和冷凝器排热。
7. 相变与潜热7.1 相变:物质从一种相态转变为另一种相态的过程。