工程热力学课程总结
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《工程热力学》期末总结一、闭口系能量方程的表达式有以下几种形式:1kg 工质经过有限过程:wuq(2-1)1kg 工质经过微元过程:wdu q (2-2)mkg 工质经过有限过程:WU Q (2-3)mkg工质经过微元过程:WdUQ (2-4)以上各式,对闭口系各种过程(可逆过程或不可逆过程)及各种工质都适用。
在应用以上各式时,如果是可逆过程的话,体积功可以表达为:pdvw(2-5)21pdvw(2-6)pdVW(2-7)21pdVW (2-8)闭口系经历一个循环时,由于U 是状态参数,0dU,所以W Q(2-9)式(2-9)是闭口系统经历循环时的能量方程,即任意一循环的净吸热量与净功量相等。
二、稳定流动能量方程tsw h w zg ch q221(2-10)(适用于稳定流动系的任何工质、任何过程)21vdphq (2-11)(适用于稳定流动系的任何工质、可逆过程)三、几种功及相互之间的关系(见表一)表一几种功及相互之间的关系名称含义说明体积功(或膨胀功)W系统体积发生变化所完成的功。
①当过程可逆时,21pdV W。
②膨胀功往往对应闭口系所求的功。
轴功sW 系统通过轴与外界交换的功。
①开口系,系统与外界交换的功为轴功s W 。
②当工质的进出口间的动位能差被忽略时,s tW W ,所以此时开口系所求的轴功也是技术功。
推动功pushW开口系因工质流动而传递的功。
①相当于一假想的活塞把前方的工质推进(或推出)系统所做的功,pV Wpush。
②推动功只有在工质流动时才有,当工质不流动时,虽然也有p 和V ,但其乘积并不代表推动功。
流动功fW工质流动时,总是从后面获得推动功,而对前面作出推动功,进出质量的推动功之差,称为流动功。
1122V p V p Wf技术功tW 技术上可资利用的功。
①stW z mg cm W 221②当过程可逆时,21VdpW t四、比热容1、比热容的种类(见表二)表二比热容的种类名称质量比热容c体积比热容'c 摩尔比热容cM三者之间的关系单位J/(kg ·K )J/(m 3·K )J/(kmol ·K )。
S dEW m ++⎪⎭⎫δδ111.BT w m =22式中22wm —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 322322==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VNn =,其中N 为容积V 包含的气体分子总数。
2.fFp =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 <B )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.mV 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/m3v —工质的比容m 3/kg热力循环:⎰⎰=w q δδ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。
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。
这种空间内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。
系统内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,凡与系统内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,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。
工程热力学总结第一章,基本概念工质: 实现热能和机械能相互转化的媒介物质。
热源(高温热源) :工质从中吸取热能的物系。
冷源(低温热源) :接受工质排出热能的物系。
热力系统(热力系):人为分割出来作为热力学分析对象的有限物质系统。
系统选择有任意性,可以是物质(气体,也可以是气缸(工具))。
外界:热力系统以外的部分。
边界:系统与外界之间的分。
系统分类(按能量物质交换分类)闭口系统:系统与外界无物质交换,系统内质量(关键看质量,只要质量不变,即使气体空间位置发生变化,仍为闭口系,漏气问题常用)恒定不变,也称控制质量开口系统:系统与外界有物质交换,系统被划定在一定容积范围内,也称控制容积 绝热系统:系统与外界无热量交换孤立系统:系统与外界既无能量交换,也无物质交换简单可压缩系统:系统与外界只有热量与容积功交换(现如今均为简单可压缩)。
热力学状态:工质在热力变化过程中某一瞬间呈现出来的宏观物理状况,简称状态(了解即可)状态参数:描述工质所处状态的宏观物理量。
如温度、压力体积、焓(H )、熵(S)、热力学能(u )等。
状态参数其值只取决于初终态,与过程无关。
常用的状态参数有: 压力P 、温度T 、体积V 、热力学能U 、焓H 和熵S.其中压力P 、温度T 和体积V 可直接用仪器测量,称为基本状态参数。
其余状态参数可根据基本状态参数间接算得。
5)(了解即可)状态参数有强度量与广延量之分: 强度量:与系统质量无关,如P 、T 。
强度量不具有可加性。
广延量:与系统质量成正比,如V 、U 、H 、S 。
广延量具有可加性。
广延量的比参数(单位质量工质的体积、热力学能等)具有强度量的性质,不具有可加性。
基本状态函数温度(t ) t(℃)=T(K)-273.15压强:绝对压力p 、表压力P g 、真空度p v 及大气压力之间的关系 比体积:单位质量物质所占的体积 单位:m3/kgv 与ρ互成倒数,即:v ρ=1平衡态:不受外界影响的情况下,系统宏观状态量量保持不变 实现平衡的充要条件:两个平衡热平衡:组成热力系统的各部分之间没有热量的传递 力平衡:组成热力系统的各部分之间没有相对位移状态参数坐标图:对于简单可压系统,由于独立参数只有两个,可用两个独立状态参数组成二维平面坐标系,坐标图中任意一点代表系统某一确定的平衡状态,任意一平衡状态也对应图上一个点,这种图称状态参数坐标图。
工程热力学知识点总结工程热力学知识点总结1. 热力学基本概念热力学是研究能量转化和能量传递规律的学科,它关注系统的宏观性质和变化。
热力学的基本概念包括系统、界面、过程、平衡状态、状态方程等。
2. 热力学第一定律热力学第一定律是能量守恒的表述,它表示能量的增量等于传热和做功的总和。
数学表达式为ΔU = Q - W,其中ΔU表示系统内能的变化,Q表示热的传递,W表示外界对系统做功。
3. 热力学第二定律热力学第二定律描述了自然界中存在的一种过程的不可逆性,即熵增原理。
它指出孤立系统的熵总是增加或保持不变,不会减少。
熵增原理对热能转化和能量传递的方向提供了限制。
4. 热力学循环热力学循环是一系列热力学过程组成的闭合路径,通过这个路径,系统经历一系列状态变化,最终回到初始状态。
常见的热力学循环有卡诺循环、斯特林循环等。
5. 热力学性质热力学性质是用来描述物质宏观状态的物理量,常用的热力学性质包括温度、压力、内能、焓、熵等。
它们与热力学过程和相变有着密切的关系。
6. 热力学方程热力学方程是用来描述物质宏观状态的数学关系。
常见的热力学方程有状态方程(如理想气体状态方程)、焓的变化方程、熵的变化方程等。
这些方程对于分析和计算热力学过程非常重要。
7. 理想气体理想气体是热力学中一种理想的气体模型。
在理想气体状态方程中,气体的压力、体积和温度之间满足理想气体方程。
理想气体模型对于理解和研究气体性质和行为非常有用。
8. 发动机热力学循环发动机热力学循环是指内燃机和外燃机中进行热能转换的一系列过程。
常见的发动机热力学循环有奥托循环、迪塞尔循环等。
通过研究发动机热力学循环,可以优化发动机的效率和性能。
9. 相变热力学相变热力学研究物质由一种相态转变为另一种相态的过程。
相变热力学包括液体-气体相变、固体-液体相变、固体-气体相变等。
了解相变热力学对于理解物质的性质和行为具有重要意义。
总结:工程热力学是研究能量转化和能量传递规律的学科,它关注系统的宏观性质和变化。
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(u )或密度(p )、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。
1).工质经历一热力循环,吸热过程吸热40kJ,膨胀过程对外作功80kJ,放热过程对外放热20kJ,压缩过程外界对工质作功50kJ;该循环不违背热力学基本定律,可以实现。
()2).有一制冷循环,工质从温度为-20℃的恒温冷物体吸热180kJ,向温度为20℃的环境放热200kJ,该循环违背热力学基本定律,不能实现。
()3).对于开口系统,引起系统熵增的因素是系统吸热和过程的不可逆性二项。
()4).水蒸气的焓熵图上,湿蒸气区的等温线既为等压线,是一组斜率相同的倾斜直线。
()5).压缩比相同时,活塞式内燃机定容加热循环的热效率比定压加热循环的热效率高。
()6).mkg理想气体从压力P1(bar),容积V1(m3),以可逆定温过程膨胀到V2(m3),过程的容积功为:W=102mP1V1 n VV21kJ。
()7).不可逆过程无法在T-s图上表示,也无法计算其熵的变化。
()8).定比热理想气体CO2(绝热指数K=1.29)进行n=1.35的膨胀过程时,吸热,熵增加。
()9)理想气体的定压比热C P和定容比热C V的差值和比值在任何温度下都是常数。
()10).因为实际滞止过程是不可逆绝热过程,实际滞止温度一定高于定熵滞止温度。
()11).某制冷机消耗功率为5kw,每分钟可从0℃的恒温冷库中取出3600kJ的热量排给30℃的恒温环境。
()12)空气进行一多变过程,当多变指数n=1.2时,空气的比热为负值。
()13).在给定的初终态之间有一热力过程,过程中工质与环境发生热交换。
已知一切过程均为可逆时耗功400kJ,若实际过程耗功380kJ,则依热力学知识可判明该实际过程可以实现。
()14).水蒸气h-s图(焓熵图)上湿蒸气区域的等压线为倾斜直线,压力越高,斜率越大。
()15)若物体吸热,则该物体熵一定增加;反之,一物体放热,则该物体熵一定减少。
()16).理想气体从同一初态绝热滞止,一为可逆,一为不可逆,则不可逆滞止温度要比可逆高些。
工程热力学部分工质(substance ):实现热能和机械能转化的媒介物质。
1. 基本概念1.1 平衡状态及状态参数1.平衡状态:一个热力系统,如果在不受外界影响的条件下, 系统的状态能够始终保持不变,则系统的这种状态 为平衡状态。
2. 状态参数(state parameter )描述工质所处状态的宏观物理量 ( 状态参数的值只取决于给定的状态,与如何达到这一状态的途径无关 )3 基本状态参数 压力(绝对) 温度 比体积(1)温度 (temperature )是标志物体冷热程度的参数。
(2)热力学第零定律(the zeroth law of Thermodynamics )如果两个物体同时与第三个物体处于热平衡,则它们彼此也处于热平衡。
✓ 水的三相点温度 t = 0.01 ℃热力学温标基准点:取水的三相点(triple point )(纯水固、液、气三相平衡共存的状态点)为基准点,定义其温度为273.16 K 。
(3)压力大量分子与容器壁面碰撞作用力的统计平均值。
压力:单位面积上所受的垂直作用力 (4). 比体积及密度说明工质在某一状态下分子疏密程度的物理量。
1.2 状态方程与状态参数坐标图状态公理: 对于简单可压缩系统(与外界只有热量和体积变化功(膨胀与压缩功)),只需两个独立的状态参数,便可确定它的平衡状态 压容图(p-v 图)温熵图(T-s 图) 压焓图(p-h 图)1.3 准平衡过程和可逆过程1. 准平衡过程(准静态过程) :假设过程中系统所经历的每一个状态都无限接近于平衡状态的过程。
(非平衡过程不能在状态参数坐标图上表示,虚线) 弛豫时间 (relaxation time )当工质在平衡被破坏后,自动恢复到平衡所需时间。
2. 可逆过程:当系统完成某一路径(path ) 后,如果全过程沿相同的路径逆行而能使过程中所涉及的一切都恢复到原来的状态而不留下任何痕迹,则这一过程即为可逆过程。
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。
工程热力学总结范文第一,工程热力学研究了能量的守恒和能量传递的规律。
能量是物质具有的“做功”的能力,在工程系统中,能量的转化和传递对于系统的性能和效率至关重要。
通过热力学的研究,我们能够对能源的转化过程进行分析,发现能量的流动规律,并制定相应的措施提高系统的能量利用效率。
第二,工程热力学研究了热力学循环和热力学工质的特性。
热力学循环是一种能源的转化方式,通过热力学循环的分析,我们可以明确能源的输入和输出,为循环的性能评估和优化提供基础。
而热力学工质的特性则直接影响热力学循环的性能,如压缩因子、比热容等参数的不同会导致循环的性能差异,因此研究工质特性对于工程热力学的应用是至关重要的。
第三,工程热力学研究了热力学过程中的熵变和熵增方向。
熵是衡量系统无序程度的物理量,熵增原理指出在自然界中,熵总是增加的,这也是自然法则的一部分。
在工程热力学中,熵增原理可以用来分析工程系统的能量转化过程和能源流动过程,指导系统设计和优化,提高系统的能量利用效率。
第四,工程热力学研究了热力学第一定律和热力学第二定律。
热力学第一定律是能量守恒的基本原理,它指出能量既不能创造也不能消灭,只能从一种形式转化为另一种形式。
热力学第二定律则是能量转化过程中存在的限制,它指出热量不能自发地从低温物体传递给高温物体,能量转化总是伴随着能量的不可逆流失。
第五,工程热力学研究了工程系统的能量平衡和能量转化效率。
能量平衡是指工程系统中能量的输入和输出要平衡,不能存在能量的损失。
在能量转化过程中,能量的损失是不可避免的,而能量转化效率则是评估能源利用情况的重要指标。
通过工程热力学的分析与计算,我们可以确定能量利用的效率,从而制定相应的措施提高系统的效率。
综上所述,工程热力学研究了能量的转化和传递规律,研究了热力学循环和工质特性,研究了熵变和熵增方向,研究了热力学第一定律和热力学第二定律,研究了能量平衡和能量转化效率。
它为能源的利用和系统的设计提供了科学的基础和方法。
工程热力学知识点总结一、基本概念1. 热力学系统热力学系统是指研究对象的范围,可以是一个物体、一个系统或者多个系统的组合。
根据系统与外界的物质交换和能量交换情况,将系统分为封闭系统、开放系统和孤立系统。
2. 热力学状态热力学状态是指系统的一种特定状态,由系统的几个宏观性质确定。
常用的状态参数有温度、压力、体积和能量等。
3. 热力学过程热力学过程是系统在一定条件下的状态变化。
常见的热力学过程有等温过程、绝热过程、等压过程和等容过程等。
4. 热力学平衡系统的平衡是指系统内各部分之间不存在宏观的能量或物质的不均匀性。
在平衡状态下,系统内各部分之间的宏观性质是不发生变化的。
5. 热力学势函数热力学势函数是描述系统平衡状态的函数,常见的有内能、焓、自由能和吉布斯自由能等。
二、热力学定律1. 热力学第一定律热力学第一定律是能量守恒定律的热力学表述。
它可以表述为:系统的内能变化等于系统对外界所做的功与系统吸收的热的代数之和。
2. 热力学第二定律热力学第二定律是热力学中一个非常重要的定律,它对能量转化的方向和效率进行了限制。
根据热力学第二定律,系统内部永远不会自发地将热量从低温物体传递到高温物体,这就是热机不能做功的原因。
3. 卡诺定理卡诺定理是热力学第二定律的一种推论,它指出在两个恒温热源之间进行热机循环时,效率最高的情况是卡诺循环。
4. 热力学第三定律热力学第三定律规定了在温度接近绝对零度时热容为零,即系统的熵在绝对零度时为常数。
三、热力学循环1. 卡诺循环卡诺循环是一种理想的热机循环,它采用绝热和等温两个可逆过程。
卡诺循环的效率是所有热机循环中最高的。
2. 斯特林循环斯特林循环是一种理想的外燃循环,它采用绝热和等温两个可逆过程。
斯特林循环比卡诺循环的效率低一些,但是实际上,在制冷机中应用得比较广泛。
3. 布雷顿循环布雷顿循环是一种理想的内燃循环,它采用等容和等压两个可逆过程。
布雷顿循环是内燃机的工作循环,应用比较广泛。
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。
1).工质经历一热力循环,吸热过程吸热40kJ,膨胀过程对外作功80kJ,放热过程对外放热20kJ,压缩过程外界对工质作功50kJ;该循环不违背热力学基本定律,可以实现。
()2).有一制冷循环,工质从温度为-20℃的恒温冷物体吸热180kJ,向温度为20℃的环境放热200kJ,该循环违背热力学基本定律,不能实现。
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3).对于开口系统,引起系统熵增的因素是系统吸热和过程的不可逆性二项。
()
4).水蒸气的焓熵图上,湿蒸气区的等温线既为等压线,是一组斜率相同的倾斜直线。
()
5).压缩比相同时,活塞式内燃机定容加热循环的热效率比定压加热循环的热效率高。
()
6).mkg理想气体从压力P1(bar),容积V1(m3),以可逆定温过程膨胀到V2(m3),过程的容积功
为:W=102mP1V1 n V
V
2
1
kJ。
()
7).不可逆过程无法在T-s图上表示,也无法计算其熵的变化。
()
8).定比热理想气体CO2(绝热指数K=1.29)进行n=1.35的膨胀过程时,吸热,熵增加。
()
9)理想气体的定压比热C P和定容比热C V的差值和比值在任何温度下都是常数。
()
10).因为实际滞止过程是不可逆绝热过程,实际滞止温度一定高于定熵滞止温度。
()
11).某制冷机消耗功率为5kw,每分钟可从0℃的恒温冷库中取出3600kJ的热量排给30℃的恒温环境。
()
12)空气进行一多变过程,当多变指数n=1.2时,空气的比热为负值。
()
13).在给定的初终态之间有一热力过程,过程中工质与环境发生热交换。
已知一切过程均为可逆时耗功400kJ,若实际过程耗功380kJ,则依热力学知识可判明该实际过程可以实现。
()
14).水蒸气h-s图(焓熵图)上湿蒸气区域的等压线为倾斜直线,压力越高,斜率越大。
()
15)若物体吸热,则该物体熵一定增加;反之,一物体放热,则该物体熵一定减少。
()
16).理想气体从同一初态绝热滞止,一为可逆,一为不可逆,则不可逆滞止温度要比可逆高些。
()
17).对湿空气加热,湿空气的相对湿度和含湿量都减少。
()
18).容积为V(m3)的容器内盛有某种工质,容器上压力表的读数为P(bar),若工质的内能为U(kJ),则容器内工质的焓,H=U+PV(kJ)。
()
19).实际气体节流后温度可能升高。
()
20).喷管的背压越低,流量越大。
()
21).一热力系统经历一不可逆过程,其熵可能会减少。
()
22).等容过程加热量计算式dq V=C V dT可适用于任何气体。
()
23).若容器内气体的压力不变,则容器上压力表的读数就不会改变。
()
24)在相同温限间工作的一切可逆热机,其热效率均相等。
()
25).工质经历一可逆循环,其熵变为零;经历一不可逆循环,其熵变大于零。
()
26)高于临界温度的气体,不可能通过压缩使其变为液体。
()
27)如果从同一初态到同一终态有两条途径、一为可逆,一为不可逆,那么不可逆过程的熵变一定大于可逆过程的熵变。
()
28)如果在活塞式压气机内可以实现等温压缩,则在任何情况下也不用采用分级压缩。
()
29)蒸汽动力装置采用再热的根本目的是提高循环的热效率。
()
30).理想气体绝热节流前后的h1=h2,t1=t2,P1=P2()
31).制冷系数ε不可能大于1。
()
32).不管是理想气体还是实际气体,当其对真空作绝热膨胀时,内能的变化∆U=0。
()
33)燃气轮机定压加热实际循环内部效率ηi随增压比π的增加总是增大的。
()
34).活塞式内燃机定容加热循环的热效率总是大于定压加热循环的热效率。
()
35).气体工质吸热一定膨胀。
()
36).气体工质的定温过程Q=W。
()
37).使系统熵增大的过程一定是不可逆过程。
()
38)系统的熵只能增大不能减少。
()
39)绝热节流过程是定焓过程。
( )
40)工质吸热温度一定升高,放热温度一定降低。
( )
41)工质吸热熵一定增加,放热熵不一定减少。
( )
42).水蒸气的焓熵图上,湿蒸气区的等温线为该温度对应饱和压力的等压线。
( )
43)在制冷循环中采用回热措施,可以提高循环的制冷系数和减小循环增压比。
( )
44)蒸气动力循环装置中采用回热循环,一定能够提高循环的效率。
( )
1.两物体A 和B 的质量及比热容相同,即A B m m m ==,pA pB p c c c ==,
温度各为,A B T T ,且A B T T >。
设环境温度为0T 。
(1)按一系列微元卡诺
循环工作的可逆机以A 为热源、以B 为冷源,循环进行后A 物体的温度
逐渐降低,B 物体的温度逐渐升高,直至两物体温度相同,同为f T 为止,
求f T 及最大循环功。
(2)若A 和B 直接传热,求热平衡时温度m T 。
2.将一根即0.36m =kg 的金属投入9w m =kg 的水中,初始时金属棒的温度,1060m i T =K ,水的温度295w T =K ,比热容分别为()0.42kJ/kg K m c =⋅和()0.4187kJ/kg K w c =⋅,试求终温f T 和金属棒、水以及它们组成的孤立系的熵变。
设容器绝热。
3、欲设计一热机,使之能从温度为973K 的高温热源吸热2000kJ ,
并向温度为300K 的低温热源放热800kJ 。
(1)问此循环能否实现?(2)若把此热机当制冷机用,从冷源吸热800kJ ,是否可能向热源
放热2000kJ ?欲使之从冷源吸热800kJ ,至少需耗多少功?
4、某可逆热机在1500K 和300K 两热源之间工作,若热机循环吸热
量为4000kJ ,求循环净功;孤立系及其各子系统的熵变。
5、 有一热力循环,工质为空气,分别经历以下过程,由15℃,0.5MPa ,定压加热到200℃,
然后绝热膨胀,温度降低到100℃,接着定容冷却到15℃,最后等温压缩到初始状态。
所有过程都是可逆的,试求循环热效率,并将该循环画在v p -、s T -图上。
6、 画出单级活塞式压缩机将空气由相同初态,分别经定温压缩、定熵压缩和多变压缩过程
达到相同的终态压力的p v -,T s -图,并说明其耗功量的大小关系。
,x T T A ,x。