热工学基础1.1 工质的热力状态及基本状态参数
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第一章工质的基本状态参数及测量1、工质:热力循环中可使热与功相互转换的可压缩流体。
2、工程热力学:阐明和研究能量、能量转换,主要是热能与其他形式的能量间的转换的规律,及其与物质性质之间关系的工程应用学科。
工程热力学是关于热现象的宏观理论,研究的方法是宏观的,它以归纳无数事实所得到的热力学第一定律、热力学第二定律和热力学第三定律作为推理的基础,通过物质的压力、温度、比容等宏观参数和受热、冷却、膨胀、收缩等整体行为,对宏观现象和热力过程进行研究。
3、热源:向其取热而不改变其自身温度的热库。
冷源:向其放热而不改变其自身温度的热库。
4、温度:表征物体冷热程度的度量。
温标:温度的“标尺”,是一种人为的规定,或者叫做一种单位制。
华氏温标国际单位制规定热力学温标符号用T,单位代号为K(中文:开)。
国际单位制规定摄氏温标为实用温标,符号用t,单位名称为摄氏度,单位符号为℃在数值上T=t-273.155、热力学温度又称开尔文温度,或称绝对温度,符号为K。
绝对零度时的温度定义为0K。
冰水混合物的温度为摄氏0度,定义为273.15K。
6、压力:垂直作用在单位面积上的力,或流体中单位面积上承受的力。
物理学上称之为“压强”。
国际标准计量单位对压力的表示方法为Pa(帕)、KPa(千帕)、MPa(兆帕)。
7、在物理学中,把纬度为45度海平面(即拔海高度为零)上的常年平均大气压力规定为1标准大气压(atm)。
此标准大气压为一定值。
工程大气压:大气压的两种量度单位之一,用at表示,1at=1Kgf/cm2=98.07KPa8、1标准大气压=1.033工程大气压=760毫米汞柱=1.0133 X 105帕=10.34米水柱=0.10133MPa9、严格遵守理想气体状态方程pV=nRT 的假想气体。
分子本身不占有体积,分子之间没有作用力,实际不存在的假想气体。
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。
第一篇热工理论及应用第一章热工学基础概念与基本定律第一节热力学基本概念第一小节工质及热力系统一、工质1、概念在热力工程中,完成热能与机械能之间相互转换所采取的介质。
2、特点①可压缩、易膨胀②在热机循环中常用:水蒸气、空气等在制冷循环中常用:氨、氟里昂等二、热力系统1、概念在相互作用的各物体中,选取某一范围内的物体作为热力研究的对象,称为热力系统。
2、外界与热力系统相互作用的周围物体称为外界。
三、闭口系统与开口系统1、没有物质穿过边界的系统称为闭口系统。
2、有物质流穿过边界的系统称为开口系统例如:一个封闭容器与开口容器四、绝热系统界面上无热量交换的系统称为绝热系统。
例如:一个完全绝热的容器。
五、孤立系统孤立系统:系统与外界之间不发生任何能量的传递和物质交换的系统,称为孤立系统(如图)。
绝热系统只是一种系统与外界传递的热量小到可以忽略的简化模式。
孤立系统是虚拟的有限的空间范围。
例如:一个完全封闭与绝热的容器。
但是实际孤立系统是不存在的。
第二小节工质的热力状态及其状态参数一、状态与状态参数1、状态:把系统中某一瞬间表现的工质热力性质的总状况,称为工质的热力状态,简称状态。
2、状态参数:描述工质状态特性的一些宏观物理量称为工质的状态参数。
3、状态参数的特性:工程热力学只从总体上研究工质所处的状态及其变化,不从微观角度研究个别粒子的行为和特性,因而所采用的物理量都是宏观的物理量。
状态参数的全部或一部分发生变化,即表明物质的状态发生变化。
物质的状态变化也必然可由参数的变化标志出来。
状态参数一旦确定,工质的状态也完全确定。
因而状态参数是热力系统的单值函数,其值只取决于初终态,与过程无关。
4、常用的状态参数:压力P、温度T、体积V、热力学能U、焓H和熵S,其中压力、温度和体积可直接用仪器测量,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。
二、基本状态参数(一)温度1、温度的定义1)宏观上温度是物体冷热程度的标志2)微观上温度是物质分子热运动剧烈程度的标志温度是描述热力学平衡系统的一个状态参数,是强度量。
热工学基础复习大纲第一篇工程热力学第一章工质及理想气体一、状态及状态参数识记:系统的状态。
状态参数。
理解:平衡状态。
状态参数只是状态的函数。
应用:基本状态参数:热力学温度、绝对压力和质量体积,它们的测量与单位。
二、理想气体及其状态方程式识记:理想气体的物理模型(假设)。
理想气体状态方程式。
气体常数。
理解:气体量分别用1kg、mkg和nmol表示的理想气体状态方程式。
应用:理想气体状态方程式的应用。
三、气体的比热容识记:质量热容、体积热容和摩尔热容,定压热容和定容热容。
比热容比。
理解:理想气体的比定压热容和比定热容只是温度的函数。
迈耶公式。
应用:利用热容计算热量。
用理想气体比热容随温度变化的关系式计算真实比热容和平均比热容。
用比热容表计算热量。
理想气体定值比热容的使用。
四、理想气体的热力学能、焓和熵识记:理想气体热力学能、焓和熵变化量的计算式。
温熵图理解:过程中气体热力学能、焓和熵的变化量决定于过程的初状态和终状态。
理想气体热力学能和焓都只是温度的函数;熵不仅与温度有关,还与压力有关。
应用:理想气体热力学能、焓和熵变化量的计算。
在温熵图上表示热量。
五、混合气体识记:混合气体的热力性质取决于各组成气体的性质及成分。
混合气体成分表示法:质量分数、体积分数和摩尔分数,它们之间的换算关系。
理解:处于平衡状态的理想气体混合物中,各组元气体互不影响,它们的行为像各自单独存在一样充满共同的体积。
分压力定律和分体积定律。
第二章热力学第一定律一、系统及其分类识记:系统、边界与外界、工质。
理解:系统与外界的相互作用:能量交换与物质交换。
系统的分类:闭口系统与开口系统、绝热系统、孤立系统二、系统热力学能是系统状态是函数,热量和功是系统与外界之间传递的两种形式的能量。
识记:系统的内部储存能(热力学能)和外部储存能。
理解:系统的状态、过程和过程量在压容图上的图示。
应用:系统体积变化功的计算。
三、热力学第一定律及其解析式识记:热力学第一定律的表述,解析式的各种书写形式。
新手入门: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+pv6) 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=nRT1)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。