工程热力学基本概念及重要公式

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。

第一章热力学基本概念一、基本概念热机：可把热能转化为机械能的机器统称为热力发动机，简称热机。

工质：实现热能与机械能相互转换的媒介物质即称为工质。

热力系统：用界面将所要研究的对象与周围环境分割开来，这种人为分割的研究对象，称为热力系统。

边界：系统与外界得分界面。

外界：边界以外的物体。

开口系统：与外界有物质交换的系统，控制体（控制容积）。

闭口系统：与外界没有物质的交换，控制质量。

绝热系统：与外界没有热量的交换。

孤立系统：与外界没有任何形式的物质和能量的交换的系统。

状态：系统中某瞬间表现的工质热力性质的总状况。

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，系统内外同时建立热和力的平衡，这时系统的状态就称为热力平衡状态。

状态参数：温度、压力、比容（密度）、内能、熵、焓。

强度性参数：与系统内物质的数量无关，没有可加性。

广延性参数：与系统同内物质的数量有关，具有可加性。

准静态过程：过程进行的非常缓慢，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于平衡状态。

可逆过程：当系统进行正反两个过程后，系统与外界都能完全回复到出示状态。

膨胀功：由于系统容积发生变化（增大或者缩小）而通过系统边界向外界传递的机械功。

（对外做功为正，外界对系统做功为负）。

热量：通过系统边界向外传递的热量。

热力循环：工质从某一初态开始，经历一系列中间过程，最后又回到初始状态。

二、基本公式⎰⎰=-=02112dx x x dx理想气体状态方程式：RT pV m =循环热效率1q w nett =η 制冷系数netw q 2=ε 第二章 热力学第一定律一、基本概念热力学第一定律：能量既不能被创造，也不能被消灭，它只能从一种形式转换成另一种形式，或从一个系统转移到另一个系统，而其总量保持恒定。

热力学能：储存在系统内部的能量（内能、热能） 外储存能：宏观动能和重力位能。

工程热力学知识点总结一、热力学基本概念1.1 系统和环境1.2 状态量和过程量1.3 定态和非定态过程1.4 热平衡和热力学温度二、热力学第一定律2.1 能量守恒原理2.2 内能和焓2.3 热机效率和制冷系数三、热力学第二定律3.1 熵的概念与意义3.2 熵增原理与熵减原理3.3 卡诺循环及其效率四、物质的状态方程及其应用4.1 物态方程的概念与分类4.2 伯努利方程及其应用4.3 范德华方程及其应用五、相变热力学基础知识5.1 相变的基本概念5.2 相变过程中的物态方程5.3 相变焓和相变熵六、理想气体状态方程及其应用6.1 理想气体状态方程6.2 绝热过程中理想气体的温度压强关系6.3 恒容过程中理想气体内能变化七、混合气体热力学基础知识7.1 混合气体的概念7.2 混合气体的状态方程7.3 理想混合气体的热力学性质八、化学反应热力学基础知识8.1 化学反应的基本概念8.2 化学反应焓变和熵变8.3 反应平衡条件及其判定九、传热基础知识9.1 传热方式及其特点9.2 热传导方程及其解法9.3 对流传热及其换热系数十、工程热力学分析方法10.1 理想循环分析方法10.2 实际循环分析方法10.3 燃料空气循环分析方法十一、工程热力学实际应用11.1 能量转换装置的工作原理与性能分析11.2 能量转换装置的优化设计与运行控制11.3 工业过程中能量利用与节能技术总结：本文介绍了工程热力学知识点，包括了基本概念、第一定律和第二定律、物质状态方程及其应用、相变热力学基础知识、理想气体状态方程及其应用、混合气体热力学基础知识、化学反应热力学基础知识、传热基础知识、工程热力学分析方法和工程热力学实际应用。

这些知识点是工程热力学的核心内容，对于掌握能源转换与利用技术以及节能减排具有重要意义。

工程热力学基本概念及基本公式1．准静态过程（Quasi-static Process ）过程中热力学系统经历的是一系列平衡状态并在每次状态变化时仅无限小地偏离平衡状态。

A quasi-static process is one in which the departure from thermodynamic equilibrium is at most infinitesimal.2．外界（Surroundings ）：系统之外的一切其它物质。

边界（Boundary ）：系统与外界之间的分界面。

闭口系统（Closed System ） ←→控制质量（Control Mass ）：系统与外界之间没有物质交换，但有能量交换。

0;0≠=E m δδ开口系统（Open System ）←→控制体积（Control Volume ）：系统与外界之间不仅有物质交换，还有能量交换。

0;0≠≠E m δδ 孤立系统（Isolated System ）：系统与外界之间既无质量交换又无能量交换。

0;0==E m δδ 3．热力学第一定律（First Law of Thermodynamics ）：在系统两个状态之间的所有绝热过程的净功是一样的，也就是说，闭口系统在经历给定两点的绝热过程对环境所作的净功仅与系统初态和终态有关，而与绝热过程的具体路径无关。

It is found by experiment that for all adiabatic processes between two states the value of the net work done by or on the system is the same. That is, the value of the net work done by or on a closed system undergoing an adiabatic process between two given states depends solely on the end states and not on the details of the adiabatic process.dE Q W δδ=-→dE QW dt=- 4．第二定律的陈述（Statements of the Second Law ）克劳修斯陈述： ① 热能不可能单独地从低温物体传向高温物体。

工程热力学基本概念及重要公式1.热力学系统和热力学过程：热力学系统是指一定空间区域内被观察的物质或物体，它可以是一个封闭系统、开放系统或隔离系统。

热力学过程是指系统经历的状态变化过程，可以分为等温过程、绝热过程、等容过程和等焓过程等。

2.热力学第一定律：热力学第一定律是能量守恒定律在热力学中的表述，即能量守恒原则。

它可以表示为：ΔU=Q-W，其中ΔU表示系统内能的变化，Q表示系统吸收的热量，W表示系统对外做功。

该定律说明了系统内能的变化等于系统吸收的热量减去系统对外做的功。

3.热力学第二定律：热力学第二定律是热力学中的基本定律之一，也被称为熵增定律。

它可以表述为系统总熵永不减小，即所有自然界的过程和现象都遵循熵增的趋势。

根据熵的定义，dS≥Q/T，其中dS表示系统熵的增量，Q表示吸收的热量，T表示温度。

这个公式说明了系统的熵增量等于吸收的热量除以温度。

4.等温过程和绝热过程：在等温过程中，系统与外界保持温度不变，即温度恒定。

根据理想气体状态方程，PV=常数，即在等温过程中，气体的压强与体积呈反比关系。

在绝热过程中，系统与外界在热量交换上完全隔绝，即吸收或放出的热量为零。

根据理想气体状态方程，PV^γ=常数，其中γ为绝热指数，指的是在绝热过程中，气体压强与体积的幂指数之积的常数。

5.卡诺循环：卡诺循环是热力学中一种完美的热机循环，它由两个等温过程和两个绝热过程组成。

卡诺循环是理想的热机循环，它在可逆过程中实现了最大的功效率。

卡诺循环的功效率可表示为η=(T1-T2)/T1，其中T1表示高温热源的温度，T2表示低温热源的温度。

6.热力学第三定律：热力学第三定律是热力学中的基本定律之一，它表明在温度等于绝对零度时，所有系统的熵都将趋于零。

这个定律的提出为研究低温物理学和凝聚态物理学提供了重要的基础。

这些是工程热力学中的一些基本概念和重要公式。

工程热力学作为能源工程和热力工程等领域的基础学科，对于能量转换和热力设备的设计与运行具有重要作用。

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。

工程热力学基本概念与重要公式工程热力学是研究能量转化与能量传递的科学，它是指热力学原理在工程领域的应用。

热力学是研究物质和能量转化过程的一门学科，它研究能量的守恒性、能量的转化和能量的传递规律。

热力学是一门理论和实践相结合的学科，它与能源转化、工程设计等密切相关。

能量是物质存在时所具有的性质，它包括内能、动能和势能等形式。

热量是能量的一种传递方式，是由于温度差异而引起的能量传递。

功是物体由于受力而做的功，是一种能量转化的方式。

温度是物体的一种物理量，是衡量物体热平衡状态的指标。

热平衡是指物体之间没有温度差异，处在热平衡状态下的物体之间不发生热量传递。

在工程热力学中，还有一些重要的公式用于描述能量转化和能量传递过程。

其中，最重要的一条是能量守恒定律，它认为能量不会凭空消失或产生，只会转化为其他形式。

按照能量守恒定律，一个物体接受的热量和功等于物体输出的热量和功，即Q-W=ΔE,其中Q是系统的吸热量，W是系统所做的功，ΔE是系统的内能变化量。

另一个重要的公式是卡诺循环效率的计算公式，其中卡诺循环是一种理想循环，不可逆系统的效率与卡诺循环效率之差称为失效。

卡诺循环效率的计算公式可以表示为η=1-Tc/Th，其中η是卡诺循环效率，Tc是冷源的温度，Th是热源的温度。

工程热力学还涉及到热传导、热辐射和热对流等热传递过程的分析。

热传导是指热量通过物质的传递方式，根据傅里叶热传导定律，热的传导速率与温度梯度成正比。

热辐射是指物体表面由于温度而产生的热辐射，它的强度与物体的温度的四次方成正比。

热对流是指流体由于温度差异而引起的传热现象，它的传热速率与流体的性质、温度差和流速等因素相关。

总之，工程热力学是一门重要的工程科学，它涉及能量转化和能量传递的基本规律。

在工程热力学中，有许多重要的概念和公式，能够用于描述和分析能量转化和能量传递过程。

这些概念和公式为工程热力学的应用提供了理论基础，对于工程设计和能源利用具有重要意义。

工程热力学公式知识点总结热力学是研究热现象和能量转化的一门物理学科。

它不仅适用于工程领域，也适用于物理、化学、地质等领域。

热力学公式是热力学知识的重要组成部分，掌握好热力学公式可以帮助工程师更好地理解和应用热力学知识。

本文将对工程热力学公式知识点进行总结，并进行详细解释。

1. 热力学基本公式1.1 第一定律：热力学第一定律也称为能量守恒定律，它表明了能量在物质之间的转化和传递过程中的基本规律。

数学表达式为：\[dU = \delta Q - \delta W\]其中，dU表示系统内能的变化量，\(\delta Q\) 表示系统吸收的热量，\(\delta W\) 表示系统对外做功的量。

1.2 第二定律：热力学第二定律指出了自然界不可逆过程的特性，也就是热量永远不能自发地由低温物体传递到高温物体。

热力学第二定律的数学表达式有多种形式，其中最常见的是开尔文表述和克劳修斯表述。

开尔文表述表示为：\[\oint \frac{dQ}{T} \leq 0\]即，对于任何经过完整循环的过程而言，系统吸收的热量与温度的比值总是小于等于零。

而克劳修斯表述表示为：\[\text{不可能使得热量从低温物体自发地转移到高温物体，而不引入外界作用。

}\]1.3 熵增原理：熵是描述系统混乱程度或者无序性的物理量，熵增原理指出了自然界中系统总是朝着熵增长的方向发展。

数学表达式为：\[\Delta S \geq \frac{\delta Q}{T}\]其中，\(\Delta S\)代表系统的熵增量，\(\frac{\delta Q}{T}\)表示系统的对外吸收的热量与温度的比值。

2. 热力学循环公式2.1 卡诺循环公式：卡诺循环是一个理想的热力学循环，它包括两个绝热过程和两个等温过程。

卡诺循环可以用来评价热能机械的性能，其热效率被称为卡诺热效率。

卡诺热效率的数学表达式为：\[\eta_{\text{Carnot}} = 1 - \frac{T_c}{T_h}\]其中，\(\eta_{\text{Carnot}}\)表示卡诺热效率，\(T_c\)表示循环的低温端温度，\(T_h\)表示循环的高温端温度。

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。

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。