工程热力学基础(补充篇)

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。

工程热力学知识点电子版
1.热力学基本概念：包括热力学系统、态函数、过程、平衡等基本概念。

2.热力学定律：包括热平衡第一定律（能量守恒），热平衡第二定律（熵增原理）以及热平衡第三定律（绝对零度定律）。

3.理想气体的热力学性质：包括状态方程、卡诺循环、理想气体的内能、焓、熵等性质，以及理想气体的不可逆过程等。

4.热功学：包括热力学势、热力学基本方程、热力学关系、开放系统
的热力学分析等。

5.蒸汽循环与汽轮机：包括蒸汽循环的基本原理、热力学效率、汽轮
机的工作原理和热力学分析等。

6.冷热交换过程：包括传热方式、传热定律、传热设备的热力学设计等。

7.蒸发和冷凝：包括蒸发和冷凝的热力学原理、热传导、传质机制等。

8.混合物与溶液的热力学性质：包括理想混合物的热力学分析、溶解度、等温吸收和等温蒸馏等。

9.平衡态的热力学：包括平衡态判定、化学反应的平衡和平衡常数等。

10.非平衡态的热力学：包括非平衡态的基本概念、非平衡态热力学
平衡准则等。

11.热力学循环与工作系统：包括往复式热机循环（如柴油循环、克
氏循环等）、蒸汽循环的分析、制冷循环等。

以上仅列举了一些工程热力学的基本知识点，具体内容还包括一些相关的热力学计算方法和应用，如热力学分析软件的应用、能源转化系统的分析等。

工程热力学基础知识制冷与空调技术理论基础第二部分工程热力学基础知识一、热力学的基本概念( 一)、热力系统与工质1.热力系统1.热力系统在热力学研究中，研究者所指定的具体研究对象称为热力系统，简称系统系统。

和系统发生相互作用( 热力系统，简称系统。

和系统发生相互作用(能量交换或质量交换)的周围环境称为外界质量交换)的周围环境称为外界，或称为环境。

系统与环外界，或称为环境环境。

系统与环境的分界面称为边界境的分界面称为边界。

边界。

闭口系：与外界没有质量交换的系统，称为闭口系统。

闭口系：开口系：开口系：与外界有质量交换的系统，称为开口系统。

绝热系：绝热系：与外界没有热量交换的系统，称为绝热系统。

完全绝热的系统实际上是不存在的，工程上将与外界换热量相对很小的系统近似为绝热系统。

2.工质 2.工质在制冷与空调工程及其他热力设备中，热能与机械能的转换或热能的转移，都要借助于某种携带热能的工作物转换或热能的转移，都要借助于某种携带热能的工作物质的状态变化来实现，这类工作物质称为工质。

质的状态变化来实现，这类工作物质称为工质。

制冷系统中使用的工质称为制冷剂制冷系统中使用的工质称为制冷剂，也叫冷媒制冷剂，也叫冷媒(二)系统的热力状态及其基本参数1.热力状态1.热力状态某时刻，系统中工质表现在热力现象方面某时刻，系统中工质表现在热力现象方面的总的状况称为系统的热力状态的总的状况称为系统的热力状态，简称状热力状态，简称状态。

描述系统状态的物理量称为状态参数描述系统状态的物理量称为状态参数状态参数的取值完全由状态确定。

如果工质的状态参数可以在一段时间内保持稳定的数值，不随时间变化而变化，则称为热力平衡态称为热力平衡态，简称平衡态。

热力平衡态，简称平衡态平衡态。

2.基本状态参数2.基本状态参数如果系统的状态发生了变化，那么将表现为状态参数的变化，换而言之，我们可以通过观测系统状态参数的变化来了解系统的变化。

表示系统状态变化的参数有六个，分别为: 表示系统状态变化的参数有六个，分别为: 压力、温度、比体积(或密度)、内能、)、内能压力、温度、比体积(或密度)、内能、焓、熵，其中温度、压力、比体积可以直接或者间接的用一起测出，称为基本状态接或者间接的用一起测出，称为基本状态参数。

第一章工程热力学基础第一节工质热力状态的基本参数一、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:1．1212x x dx 表明：状态的路径积分仅与初、终状态有关，而与状态变化的途径无关。

2．dx =0表明：状态参数的循环积分为零基本状态参数：可直接或间接地用仪表测量出来的状态参数。

如：温度、压力、比容或密度温度：宏观上，是描述系统热力平衡状况时冷热程度的物理量。

微观上,是大量分子热运动强烈程度的量度BTwm 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。

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。

摄氏度与热力学温度的换算：tT 2732．压力：垂直作用于器壁单位面积上的力，称为压力，也称压强。

f Fp 式中：F —整个容器壁受到的力，单位为牛顿（N ）；f —容器壁的总面积（m 2）。

微观上：分子热运动产生的垂直作用于容器壁上单位面积的力。

nBTwm 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V N n ，其中N 为容积V 包含的气体分子总数。

压力测量依据：力平衡原理压力单位：MPa相对压力：相对于大气环境所测得的压力。

工程上常用测压仪表测定的压力。

以大气压力为计算起点，也称表压力。

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。

注意：只有绝对压力才能代表工质的状态参数3．比容:比容：单位质量工质所具有的容积。

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。

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。

第一章工程热力学基础知识热力学是研究能量（特别是热能）性质及其转换规律的科学。

工程热力学是热力学最早发展起来的一个分支。

它的主要内容包括三部分：（1）介绍构成工程热力学理论基础的两个基本定律—热力学第一定律和热力学第二定律。

（2）介绍常用工质的热力学性质。

（3）根据热力学基本定律，结合工质的热力性质，分析计算实现热能和机械能相互转换的各种热力过程和热力循环，阐明提高转换效率的正确途径。

本章仅就工程热力学基础知识作一简要阐述，为学习汽车发动机原理提供必要的理论基础和分析计算方法。

1.1 气体的热力性质一、气体的热力状态及其基本参数热机的运转是靠气态工质及在特定的条件下不断地改变它的热力状态（简称状态），执行某一具体的热功转换过程来实现的。

常用的气态工质基本上可分为两类：气体和蒸气。

气体是指远离液态，不易液化的气态，而蒸气则是指液态过渡过来或者比较容易液化的气态。

内燃机的工质是气体（包括空气、燃气和烟气），所以我们仅讨论气体的性质。

标志气体热力状态的各个物理量叫做气体的状态参数。

常用的状态参数主要有6个，即压力p、温度T、比体积v、内能U、焓H、熵S。

其中p、T、v可以直接用仪表测量。

且其物理意义易被理解，所以称为描述工质状态最常用的基本状态参数。

（一）压力p气体对单位面积容器壁所施加的垂直作用力称为压力p，按照分子运动论，气体的压力是大量分子向容器壁面撞击的统计量。

压力的单位为Pa，或记作N/m2，工程上亦常用kPa与MPa。

容器内气体压力的大小有两种不同的表示方法。

一种是指明气体施加于器壁上的实际数值，叫绝对压力，记作p；另一种是测量时压力计的读数压力，叫表压力，记作p g。

由图1-1可知，表压力是绝对压力高出于当时当地的大气压力p o的数值。

其关系式为:p= p+op(1-1)g如果容器内气体的绝对压力低于外界大气压力时，表压力为负数，仅取其数值，称之为真空度，记作p v。

即p= p-op(1-2)v真空度的数值愈大，说明愈接近绝对真空。

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。

若从一个状态到达另一个状态的过程中，始终无限小地偏离平衡态，则称该过程为准静态过程，可以把其中任一个中间状态看作为平衡状态。