工程热力学2 温度与热力学第零定律详解23页PPT
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第二章 热力学第零定律和温度(2011)
pC = f BC ( pB ,VB ,VC )
此时，若 C 与 A 热接触的状态和与 B 接触的状态没有改变的化，则由热平衡定律可知，A 与 B 也是处于热平衡状态的，故有
f AC ( pA,VA,VC ) = f BC ( pB ,VB ,样一件事，即 A 与 B 是处在热平衡状态的，它们是等当的，故VC 应消去，因此有
θ(X) = X θ ( X tr ) X tr
由于规定了θ ( X tr ) = 273.16 K ，所以
至此我们可以确定常数 a
θ ( X ) = 273.16 K X X tr
a = 273.16 K X tr
注意：如果规定某一物质的某种属性随温度作线性变化，从而建立了温标，则其他测温属性 一般不再与温度成严格的线性关系。
in thermal equilibrium with each other。
比较：两块铁 A，B 都能被磁铁 C 相吸引，但 A 和 B 并不一定能相吸引。
2．2．3 温度的概念
温度——宏观性质：
热力学第零定律为建立温度概念提供了实验基础，这个定律反映出，处于同一热平衡态
的所有热力学体系都具有某一共同的宏观性质（就象液体体系的体积这一宏观性质一样，若
两物体的状态可以完全独立地改变的隔离物称为绝热壁(adiabatic wall)，相反，两物体的 状态参量之间不能独立变化的隔离物称为透热壁(diathermic wall)。
p1,V1
p2 ,V2
绝热壁
p1,V1
p2 ,V2
透热壁 2．2．2 热力学第零定律
实验表明：一般说来，两个物体进行热接触，其平衡态都会受到破坏，状态也会发生变 化。但经过足够长时间之后，它们的状态便不再发生变化，而达到一个共同的平衡态，此时，
热力学第零定律、温度
热力学第零定律、温度1. 热力学第零定律热力学第零定律是有关热平衡的基本公理。
根据这条定律可以引出温度的概念。
现在，我们从考察热平衡现象入手来说明这个问题。
当一个单相系统与环境之间只有一种形式的功作用〈这样假定纯粹是为了讨论的方便〉，例如只有体积变化功、电功或磁功等之一时，经验表明，只要两个独立的热力学参数便可以完全地确定它的状态。
假设有系统图1-1 绝热壁及透热壁的性质A与B，它们的独立参数分别为X A、Y A必与X B、Y B。
当系统A与系统B之间以固定的刚性绝热壁相隔离〈如图l－1a所示〉时，对于它们各自的平衡状态来说，上述四个参数的取值是任意的。
如果两个系统之间以透热壁相互接触，如图1－1b所示，则原先处于平衡状态的系统A和B的参数都会发生变化，直至建立新的平衡状态为止。
这时参数X A、Y A和X B、Y B的取值都不再是任意的，它们之间存在一定的关系F AB(X A，Y A ，X B，Y B)。
也就是说，当两个系统通过透热壁相互接触并达到热平衡后，其特点是它们参数的取值受到了限制。
图1－2a表示系统A与B之间以绝热壁隔开，而它们同时又以透热壁与系统C相接触时，经过状态变化，最后系统A和B都和系统C达到了热平衡。
然后将系统A和B以绝热壁与系统C相隔离，而系统A与B之间则通过透热壁相互接触，如图1-2b所示，这时我们发现系统A与B都不会发生状态变化，表明它们之间也已达到了热平衡。
这个经验事实被总结成下述公理：若两个系统分别与第三个系统处于热平衡，则他们彼此之间处于热平衡。
按照福勒〈R. H. Fowler〉在l93l年提出的建议，上述公理称之为热力学第零定律，它是引出温度概念和建立温标的基础。
图1-2 热力学第零定律示意图2. 温度当系统A与C处于热平衡时，它们参数间的限制关系为F AC(X A,Y A,X C,Y C)=0（1-1）同样，若系统B与系统C也处于热平衡，则有F BC(X B,Y B,X C,Y C)=0 （1-2）将这两个关系写成Y C的显式，可得Y C=f AC(X A,,X C) （1-3）及Y C=f BC(X B,X B,X C) （1-4）将式（1-3）与式（1-4）合并，消去变量Y C，得f AC(X A,X B,X C)= f BC(X B,Y B,X C)（1-5）根据热力学第零定律，当系统A和系统B分别与系统C处于热平衡时，它们之间也处于热平衡，因此有F AB(X A,Y A,X B,Y B)=0 （1-6）方程(1-5)与(l-6)描述的是同一个现象，因而应该是等同的，但后者没有包含参数只能取以下形式：X C。
工程热力学第2章 热力学基本定律
卡诺循环热机效率
任意正循环的热效率：
t
w q1
q1 q2 1 q2
q1
q1
T
卡诺循环热效率：
T1
t,C1T T12ss22 ss111T T12 T2
T1
q1
Rc
w
q2 T2
Q1
Q2 S1
S2 S
t,c的说明
t,C
1
T2 T1
• t,c 只取决于T1和T2 ，而与工质的性质无关；
Q1 > Q’1 ，Q2 < Q’2
多热源可逆循环t < t c
引入：平均吸热温度：T 1 平均吸热温度：T 2
t
1Q2 Q1
T2 T1
T
Q1
T1
T1
A
T2
T2 Q2
S1
Q’1
B
Q’2
S2
S
卡诺定理的意义
1、从理论上确定了通过热机循环，实现热能 转变为机械能的条件。
2、指出了提高热机热效率的方向，是研究热 机性能不可缺少的准绳。
• T1 或 T2 或 温差
t,c
• T1 ≠ ∞, T2 ≠ 0 K, t,c < 100%， 热二律 • 当T1=T2， t,c = 0, 单热源热机不可能实现
[例1] 某热机工作于1500K的高温热源和300K的低温热源 之间，从高温热源吸取1000kJ 热量，最多能做多少功？
逆向卡诺循环制冷
理解：
系统和外界
1、第二类永动机不可能实现， 热机的热效率<100%
2、热二律：功可全变热、而热不能全变功？ No!
若允许产生其它变化，则热能全变功，如理想气体定温过程：
5.1 热力学第零定律 温度
定标的标准固定点温度 .
T3 273.16K
（三相点温度)
热力学温度是国际计量大会决定采用的SI制 中的七个基本单位之一 ，是一个理论温标，热力
学温度T的单位是开尔文中文代号为K．
5.1.4 摄氏温标和华氏温标
t T 273.15 规定: 热力学温度 273.15K为摄氏温标的零点 （t 0），摄氏温度的单位为摄氏度, 写成 C
5.1 热力学第零定律 温度
5.1.1 5.1.2 5.1.3 5.1.4 热力学第零定律 温度和温标 热力学温标 摄氏温标和华氏温标
5.1.1 热力学第零定律
如果两个热力 学系统中的每一个 都与第三个热力学 系统处于热平衡， 则他们彼此也必定 处于热平衡． 热力学第零定律.
A B C B A C
B与C热隔绝，却 同时与 A 热接触
B与C也发定系统热平衡的宏观性质的物理量． 温标 温度的数值表示，包括测温性质和温度间 函数关系的选择以及温度计的分度法称为温标． 温度
5.1.3 热力学温标
与测温物质和测温属性都无关的温标. 选择水的三相点为标准温度点．根据国际协 议，指定水的三相点值为273.16K，作为温度计
T3 273.16K
（三相点温度)
热力学温度是国际计量大会决定采用的SI制 中的七个基本单位之一 ，是一个理论温标，热力
学温度T的单位是开尔文中文代号为K．
5.1.4 摄氏温标和华氏温标
t T 273.15 规定: 热力学温度 273.15K为摄氏温标的零点 （t 0），摄氏温度的单位为摄氏度, 写成 C
5.1 热力学第零定律 温度
5.1.1 5.1.2 5.1.3 5.1.4 热力学第零定律 温度和温标 热力学温标 摄氏温标和华氏温标
5.1.1 热力学第零定律
如果两个热力 学系统中的每一个 都与第三个热力学 系统处于热平衡， 则他们彼此也必定 处于热平衡． 热力学第零定律.
A B C B A C
B与C热隔绝，却 同时与 A 热接触
B与C也发定系统热平衡的宏观性质的物理量． 温标 温度的数值表示，包括测温性质和温度间 函数关系的选择以及温度计的分度法称为温标． 温度
5.1.3 热力学温标
与测温物质和测温属性都无关的温标. 选择水的三相点为标准温度点．根据国际协 议，指定水的三相点值为273.16K，作为温度计
工程热力学,课件第五章--热力学第二定律
tC =65.9% 实际t =40%
30
5.3 熵
一、克劳修斯积分等式 （计算过程熵变、可逆过程的判据） 将循环用一组 定 s 线细 分，abfga近似可看成卡 诺循环
任意的可逆循环 改用代数形式：
q2 T2 c 1 1 q1 T1 q2 T2 q2 q1 q1 T1 T2 T1 q2 q1
为了计算熵变dS,可安排一微元可逆过程,初、 终状态相同，工质温度为T，则： dU、 dS、δQR 、δWR
QR dU WR
QR TdS
42
TdS dU WR TdS (Q W ) WR
10
第二类永动机是不可能制造成功的
第二类永动机：从单一热源取热并使之 完全变为有用功的热机。
并不违反 热力学第 一 定律
但违反了热 力学第二定律
环境是个大热源
11
2、克劳修斯表述
热量不可能自动地无偿地从低温物体传至 高温物体而不引起其它变化。 空调,制冷 代价：耗功 相同与不同：
热——功
非自发过程
15
•
热力学第一定律否定第一类永动机
t >100％不可能
热力学第二定律否定第二类永动机 t =100％不可能
热效率最大能达到多少？ 又与哪些因素有关？
16
5.2 卡诺循环与卡诺定理
法国工程师卡诺 (S. Carnot)，提出卡诺循环 效率最高
卡诺认为：1）热量像水一样： 水从高处 热从高温
水轮机
ds
q
两过程在T-S图 上的表示 定熵过程
q ds T q 0 ds 0
总是熵增 除了传热,还有其它因素影响熵
不可逆因素会引起熵变化
工程热力学课件ppt
热力系统的环境影响评价
环境影响
环境影响是指人类活动对环境产生的各种影响，包括正面和负面 影响。
生命周期评价
生命周期评价是一种用于评估产品或服务在整个生命周期内对环境 的影响的方法。
热力系统的环境影响
热力系统在运行过程中会产生各种环境影响，如排放污染物、消耗 能源等。
可持续性与可再生能源在热力学中的应用
高效热力系统的研究与开发
高效热力系统设计
针对不同应用场景，研究开发高效热 力系统，如高效燃气锅炉、高效空调 系统等，通过优化系统结构和运行参 数，降低能耗和提高能效。
高效热力系统评估
建立和完善高效热力系统的评估体系 ，制定相关标准和规范，为实际应用 提供指导和依据。
热力学在可再生能源利用中的应用
热力学在工程中的应用
热力发动机
热力发动机原理
热力发动机利用燃料燃烧产生的 热能转化为机械能，通过活塞、 转子或涡轮等机构输出动力。
热力发动机类型
热力发动机有多种类型，如内燃 机、蒸汽机和燃气轮机等，每种 类型都有其特点和应用领域。
热力发动机效率
提高热力发动机效率是重要的研 究方向，通过优化设计、改善燃 烧过程和减少热量损失等方法可 以提高效率。
新型热力材料与技术
新型热力材料
随着科技的发展，新型热力材料不断涌现，如纳米材料、复合材料等，这些材料 具有优异的热物理性能和热力学特性，为热力系统的优化和能效提升提供了新的 可能性。
新型热力技术
新型热力技术如热管技术、热泵技术、热电技术等在工程热力学领域的应用越来 越广泛，这些技术能够实现高效能的热量传递和转换，提高能源利用效率。
要点二
详细描述
热力系数是衡量热力学系统转换效率的参数，表示系统输 出功与输入功的比值。它反映了系统转换能量的能力，是 评价系统性能的重要指标之一。热力效率是衡量系统能量 转换效率的参数，表示系统输出有用功与输入总功的比值 。它反映了系统在能量转换过程中的损失程度，也是评价 系统性能的重要指标之一。
《高等工程热力学》02热力学温标
,
t3
)
Q1 Q3
= ψ (t1,t3 )
Q2 T2
C
WC
Q1 = Q1 Q2 Q3 Q2 Q3
ψ (t1, t3 ) = ψ (t1, t2 ) ×ψ (t2 , t3 )
Q2
WB B Q3
Q3
因此有：ψ (t1,t2 ) =
f (t1 ) f (t2 )
ψ (t2 , t3 ) =
f (t2 ) f (t3 )
国际温标的发展
1976年0.5 K到30 K的暂行温标(EPT-76)
z 明显减小了原有定义中30 K以下温度的偏差； z 填补了5.2 K到13.8 K之间的空隙； z 设计了11个参考点和一个热力学内插仪器； z 但由于缺乏内部一致性，各复现之间可能出现
细微的含糊。
18
温度与热力学第零定律
1990年国际温标(ITS-90)
z 调整了多个固定点的取值和内插公式； z 定义了0.65 K以上全部温度范围，全量程均非常接近
于热力学温度的最佳估计值，但远比直接测量热力学 温度方便得多。
19
温度与热力学第零定律
1990年国际温标(ITS-90)
主要特点：
z 规定了多个固定点温度； z 0.65到5.0K的蒸气压测量 ； z 从3.0到24.5561K用氦气定容温度计测量 ； z 13.8033到1234.93K用按照技术规范在表中的固
2016-9-7
温度和热力学第零定律
温度与热力学第零定律
温度的定义
人们的经验：温度是表征物体冷热程度的 物理量
z 同样温度，不同人感觉不同； z 冬天相同温度下，铁比木头凉，人的感觉还和
导热系数等因素有关；
热力学第零定律
传热设计
在工程中，热力学第零定律是传热设计和分析的基础，可以 帮助工程师理解和优化传热过程，提高设备的效率和安全性 。
05
CATALOGUE
热力学第零定律的实验验证
实验验证的方法
01
02
03
热量测量
通过测量热量交换量来验 证热力学第零定律，确保 热量交换过程中温度保持 不变。
温度测量
使用温度计或其他测量仪 器，准确测量系统内各部 分的温度，以验证温度的 一致性。
这个温度可以作为它们各自的热力学温度。
03
这意味着我们可以使用热平衡状态下的物体来测量和
标定温度，从而为温度提供了一个客观的物理标准。
02
CATALOGUE
热平衡和温度
热平衡的定义
热平衡定义总结
热平衡是指两个或多个物体在没 有外界热交换的情况下，通过内 部热量交换达到的热状态平衡。
热平衡条件
当两个物体在没有外界热交换的 情况下，如果它们的温度相同， 则它们处于热平衡状态。
等温过程
等压过程
等容过程
04
CATALOGUE
热力学第零定律的应用
在热力学第一定律和第二定律中的应用
热力学第一定律
热力学第零定律为热量传递的方向和 大小提供了基础，是热力学第一定律 中能量守恒和转换的基础。
热力学第二定律
热力学第零定律对于判断系统状态变 化的方向和可能性非常重要，是热力 学第二定律中熵增加原理的基础。
简单来说，如果两个物体温度相同， 则它们之间没有热交换。
定律的数学表述
热力学第零定律的数学表述涉及到温 度的标定和热平衡状态下的热容。
VS
在数学上，如果两个热力学系统在某 个温度下达到热平衡，则它们的热容 相等。
在工程中，热力学第零定律是传热设计和分析的基础，可以 帮助工程师理解和优化传热过程，提高设备的效率和安全性 。
05
CATALOGUE
热力学第零定律的实验验证
实验验证的方法
01
02
03
热量测量
通过测量热量交换量来验 证热力学第零定律，确保 热量交换过程中温度保持 不变。
温度测量
使用温度计或其他测量仪 器，准确测量系统内各部 分的温度，以验证温度的 一致性。
这个温度可以作为它们各自的热力学温度。
03
这意味着我们可以使用热平衡状态下的物体来测量和
标定温度，从而为温度提供了一个客观的物理标准。
02
CATALOGUE
热平衡和温度
热平衡的定义
热平衡定义总结
热平衡是指两个或多个物体在没 有外界热交换的情况下，通过内 部热量交换达到的热状态平衡。
热平衡条件
当两个物体在没有外界热交换的 情况下，如果它们的温度相同， 则它们处于热平衡状态。
等温过程
等压过程
等容过程
04
CATALOGUE
热力学第零定律的应用
在热力学第一定律和第二定律中的应用
热力学第一定律
热力学第零定律为热量传递的方向和 大小提供了基础，是热力学第一定律 中能量守恒和转换的基础。
热力学第二定律
热力学第零定律对于判断系统状态变 化的方向和可能性非常重要，是热力 学第二定律中熵增加原理的基础。
简单来说，如果两个物体温度相同， 则它们之间没有热交换。
定律的数学表述
热力学第零定律的数学表述涉及到温 度的标定和热平衡状态下的热容。
VS
在数学上，如果两个热力学系统在某 个温度下达到热平衡，则它们的热容 相等。
工程热力学ppt课件
{
但 T < T0 ，Q不能传回 T 0 。
结论：温差使过程不可逆。
进一步分析，为使Q能传回 T 0 ，需加热泵，但要消耗一 定的功 W泵 ，也不可逆(比较水泵)。
压力差的影响：压力差使过程不可逆。
F α P f
pA > F cos α + f pA = F cos α + f
非准静态过程—nonequilibrium process 非准静态过程 准静态过程， 准静态过程，不可逆 准静态过程， 准静态过程，可逆
定义：工质从中吸取或向之排放热能的物质系统。
热源
{
温度高低
温度变化
{ {
高温热源（热源 — heat source） 低温热源（冷源—heat sink） 恒温热源（constant heat reservoir）
变温热源（variational heat reservoir）
3.1 热力系统（热力系、系统、体系）和 外界及边界 系统（thermodynamic system or system）
3.6 热力系示例图
刚性绝热喷管
取红线为系统—闭口系 取喷管为系统—开口系绝热系？
§1-3 工质的热力状态及基本状态数
• 热力学状态— state of thermodynamic system
— 某一瞬间系统所呈现的宏观物理状况
• 状态参数— state of properties
— 描述系统所处状态的宏观物理量 a) .状态参数是宏观量，反映了大量粒子运动的宏观平均效果， 只有平衡态才有统一的状态参数。 常用的状参有：p, T，Ｖ，Ｕ，Ｈ，Ｓ等， 其中ｐ，Ｔ，Ｖ称为基本状态参数。 ｂ）状态参数的特性：状态的单值函数 物理上：与过程无关 dx ∫ dx = 0, ∫abc dx = ∫adc 数学上：其微分是全微分
工程热力学第二章课件
要二者相等，函数fAC、fBC须取以下形式：
fAC= ( XC ) A ( X A,YA ) ( XC )
(2-7)
fBC= ( X C ) B ( X B ,YB ) ( X C )
将式（2-7）与（2-8）代入式（2-6），得
(2-8)
A( X A,YA ) B ( X B ,YB )
2. 温度测量－－温度计与温标
我们已得到了热力学第零定律的一个重要推论——状态参数温度存在。
现将温度这一性质定量化。若要判断两个系统温度是否相等，根据 热力学第零定律，可用第三个系统分别与它们接触，如果都是处于热平 衡的，即没有热的相互作用，则这两个系统也处于热平衡，它们的温度 相等。如果第三个系统和其中一个热平衡而和另一个有热的相互作用， 则这两系统温度不等。对于一般第三个系统和它们可能均达不成热平衡 的情况，我们进一步推想，若选的第三个系统的热容相对很小，它与其 它系统接触时，即使有热的相互作用，对它们的状态也几乎没有影响， 而自己的状态却有明显的改变，那么当其与第一个系统达成热平衡处于 某一状态后，若与第二个系统达不成热平衡，状态继续变化，则这两系 统温度不等。这里比较两个系统的温度，它们无须接触，第三个系统状 态参数的变化可指示温度的异同。因此，我们得到了热力学第零定律的 另一个重要推论－－温度计存在。
二是选定一种温度的数值表示法——温标。它又包括两部分：基准点和分度
方法。我们最常见的是摄氏温标（℃）。它将标准大气压下纯水的冰点和汽点分
（2-11）
上述证明很易推广到任意多个系统处于热平衡且每个系统有任意独立
变量个数的情况。
这一结果表明：任何系统均有一个状态函数存在，它对于所有相互处于 热平衡的系统数值相同。我们将这个状态函数定义为温度，作为判断 一个系统与其它系统是否处于热平衡的宏观性质。一切处于热平衡的 系统，其温度均相等。
工程热力学热力学第二定律
Q2 0
T 1 A2 r1
T 2 B 1 r2
改写为
Qrev
Qrev 0
T 1 A2 r
T 2 B 1 r
即 Qrev 0
或 Qrev 0
任意工质T经r 任一可逆循环，微小T 量Qrev
沿循环
的
T
积分为零 ▪ 状态参数熵
dS Qrev Qrev
Tr
T
T2 T1 T2
▪ 逆向卡诺热泵循环的供暖系数为
c
q1 wnet
q1 q1 q2
T1 T1 T2
▪ 对于制冷循环，环境温度T1低，冷库温度T2高， 则制冷系数大；对于热泵循环，环境温度T2高， 室内温度T1低，则供暖系数大，且ε'总大于1
➢ 多热源的可逆循环
▪ 热源多于两个的可逆循环，其热效率低于同温限 间工作的卡诺循环
➢ 状态参数熵的导出
▪ 克劳修斯积分等式
用一组可逆绝热线将一个任意工质进行的任意
可逆循环分割成无穷多个微元循环，每个小循环 都是微元卡诺循环，热效率为
1 Q2 1 Tr2
Q1
Tr1
即Q1 Q2
Tr1 Tr 2
采用代数值得 Q1 Q2 0
Tr1 Tr 2
对全部微元卡诺循环积分求和得
Q1
第五章 热力学第二定律
5-1 热力学第二定律
➢ 自然过程的方向性
▪ 功热转化：功可以自动转化为热，热不可能全部无 条件地转化为功
▪ 有限温差传热：热量总是自动地从高温物体传向低 温物体
▪ 自由膨胀：气体能够自动进行无阻膨胀 ▪ 混合过程：所有的混合过程都是不可逆过程，使混
合物中各组分分离要花代价：耗功或耗热
▪ 卡诺循环及其热效率公式奠定了热力学第二定律 的理论基础，为提高各种热动力机热效率指出了 方向
高二物理竞赛热力学第零定律课件
pV RT m RT
M
摩尔气体常量 R 8.31J mol1 K1
m系统总质量，M 摩尔质量，m 单个分子质量
4
m Nm M NAm
理想气体物 态方程二
p nkT
k R / NA 1.38 10 23 J K1
k 称为玻耳兹曼常量. n =N/V，为气体分子数密度.
5
分子的线度和分子力
11
理想气体压强公式
设 边长分别为 x、y 及 z 的长方体中
有 N 个全同的质量为 m 的气体分子，计
算 A1 壁面所受压强.
12
y
A2
o
z
- mmvvvxx
x
v y A1 y
o
z x vz
vv x
13
单个分子碰撞特性 ：偶然性 、不连续性. 大量分子碰撞的总效果 ：恒定的、持续 的力的作用. 热动平衡的统计规律（ 平衡态 ） （1）分子按位置的分布是均匀的.
热力学第零定律
热力学第零定律
如果物体 A 和 B 分别与物体 C 处于 热平衡的状态，那么 A 和 B 之间也处于 热平衡.
2
理想气体宏观定义: 遵守三个实验定律的气体.
物态方程: 理想气体平衡态宏观参量间的 函数关系 .
3
对一定质量的 同种气体
p1V1 p2V2
T1
T2
理想气体物 态方程一
r0
r
分子力
7
利用扫描隧道 显微镜技术把一个 个原子排列成 IBM 字母的照片.
对于由大量分子组成的热力学系统从 微观上加以研究时, 必须用统计的方法.
8
分子热运动的无序性及统计规律
热运动：大量实验事实表明分子都在作 永不停止的无规运动 .
《工程热力学》PPT课件
n从到0，放热→0 →吸热；等温线右内能增加，左内能减少。 例如压缩机压缩过程：K＞n＞１
第五节 热力学第二定律
重点掌握：
1、热力学第二定律的表述； 2、热力循环的热效率； 3、卡诺循环的热效率。
一、热力学第二定律的表述
1、热量不可能自发的、不付任何代价的由一个低温物 体传至高温物体。—热量不可能自发地从冷物体转移到
K= cp/cν：绝热指数
3、参数间的关系： 由 Pvk=常数 →P1v1k=P2v2k →P1/P2=(v2/v1)k 又 Pv=RT →P=RT/v →Tvk-1=常数 →T1/T2=(v2/v1)k-1 →T2=T1(v1/v2)k-1 =T1εk-1 4、过程量的计算： 推出： w=-u q=w+ u q=0
一、定容过程
1、定义：过程进行中系统的容积（比容）保持不变
的过程。
2、过程方程式：ν =常数 3、参数间的关系： 由 PV=RT 知，P/T=常数， 所以： P1/P2=T1/T2, P1/T1=P2/T2 4、过程量的计算： 又 q=Δ u+w， 由 W=∫PdV， 且 dV=0
→ w=0
→ q=Δ u
热力系统从一个平衡状 态到另一个平衡状态的变 化历程。
力过程。
二、膨胀功Ｗ（Ｊ）
气体在热力过程中由于体 积发生变化所做的功（又 称为容积功）
规定：热力系统对外界做功为正，外界对热
力系统做功为负。 由δ W=PdV得： dV>0，膨胀,δ W>0， 系统对外界做功； dV<0，压缩,δ W<0， 外界对系统做功； dV=0，δ W=0， 系统与外界之间无功量 传递。
四、课程的特点、要求、学时分配、考核
特点:本课程理论性较强，无多少实物供参照，课堂上的 讲授以理论分析和推导为主。
工程热力学2 温度与热力学第零定律详解
第二章 温度与热力学第零定律
温度通常指的是物体的冷热程度。
这一概念来源于人们对于冷热现象的经验感觉，譬如通过触觉，可以把各种
物体按冷、凉、温、热等作一排列。但感觉不能成为科学概念，感觉往往也 可能会是错觉。
常与热的概念混淆-- 物体“冷热”的热与物体间传递“热量”的热是同一个字，不
像英语中可分别用Hotness和Heat区分，但此热非彼热也。人们用手触摸物体感受其温 度时，他所感到的实际上是单位时间物体传给他的热量。诚然，热量源自于温差，即 外界物体的温度越高，势差也越大，传给我们手的热量也越多，这种感觉似乎也能指 示物体的温度。但要知道物体所传的热量不仅和温差有关，还和物体本身材料的导热 性质又称导热系数有关。触摸处于相同环境同一温度的铁与木头，冬天你会觉得铁比 木头冷，夏天又可能会觉得铁比木头热。
上述证明很易推广到任意多个系统处于热平衡且每个系统有任意独立
变量个数的情况。
这一结果表明：任何系统均有一个状态函数存在，它对于所有相互处于 热平衡的系统数值相同。我们将这个状态函数定义为温度，作为判断 一个系统与其它系统是否处于热平衡的宏观性质。一切处于热平衡的 系统，其温度均相等。
在我们的温度感觉可以信赖的范围内，所有各个物体相互接触一段足够 长的时间之后，这些物体的冷热程度都将变得相同。因此，这个温度 概念与我们日常估量系统冷热程度的温度概念是一致的。
2. 温度测量－－温度计与温标
我们已得到了热力学第零定律的一个重要推论——状态参数温度存在。
现将温度这一性质定量化。若要判断两个系统温度是否相等，根据 热力学第零定律，可用第三个系统分别与它们接触，如果都是处于热平 衡的，即没有热的相互作用，则这两个系统也处于热平衡，它们的温度 相等。如果第三个系统和其中一个热平衡而和另一个有热的相互作用， 则这两系统温度不等。对于一般第三个系统和它们可能均达不成热平衡 的情况，我们进一步推想，若选的第三个系统的热容相对很小，它与其 它系统接触时，即使有热的相互作用，对它们的状态也几乎没有影响， 而自己的状态却有明显的改变，那么当其与第一个系统达成热平衡处于 某一状态后，若与第二个系统达不成热平衡，状态继续变化，则这两系 统温度不等。这里比较两个系统的温度，它们无须接触，第三个系统状 态参数的变化可指示温度的异同。因此，我们得到了热力学第零定律的 另一个重要推论－－温度计存在。
温度通常指的是物体的冷热程度。
这一概念来源于人们对于冷热现象的经验感觉，譬如通过触觉，可以把各种
物体按冷、凉、温、热等作一排列。但感觉不能成为科学概念，感觉往往也 可能会是错觉。
常与热的概念混淆-- 物体“冷热”的热与物体间传递“热量”的热是同一个字，不
像英语中可分别用Hotness和Heat区分，但此热非彼热也。人们用手触摸物体感受其温 度时，他所感到的实际上是单位时间物体传给他的热量。诚然，热量源自于温差，即 外界物体的温度越高，势差也越大，传给我们手的热量也越多，这种感觉似乎也能指 示物体的温度。但要知道物体所传的热量不仅和温差有关，还和物体本身材料的导热 性质又称导热系数有关。触摸处于相同环境同一温度的铁与木头，冬天你会觉得铁比 木头冷，夏天又可能会觉得铁比木头热。
上述证明很易推广到任意多个系统处于热平衡且每个系统有任意独立
变量个数的情况。
这一结果表明：任何系统均有一个状态函数存在，它对于所有相互处于 热平衡的系统数值相同。我们将这个状态函数定义为温度，作为判断 一个系统与其它系统是否处于热平衡的宏观性质。一切处于热平衡的 系统，其温度均相等。
在我们的温度感觉可以信赖的范围内，所有各个物体相互接触一段足够 长的时间之后，这些物体的冷热程度都将变得相同。因此，这个温度 概念与我们日常估量系统冷热程度的温度概念是一致的。
2. 温度测量－－温度计与温标
我们已得到了热力学第零定律的一个重要推论——状态参数温度存在。
现将温度这一性质定量化。若要判断两个系统温度是否相等，根据 热力学第零定律，可用第三个系统分别与它们接触，如果都是处于热平 衡的，即没有热的相互作用，则这两个系统也处于热平衡，它们的温度 相等。如果第三个系统和其中一个热平衡而和另一个有热的相互作用， 则这两系统温度不等。对于一般第三个系统和它们可能均达不成热平衡 的情况，我们进一步推想，若选的第三个系统的热容相对很小，它与其 它系统接触时，即使有热的相互作用，对它们的状态也几乎没有影响， 而自己的状态却有明显的改变，那么当其与第一个系统达成热平衡处于 某一状态后，若与第二个系统达不成热平衡，状态继续变化，则这两系 统温度不等。这里比较两个系统的温度，它们无须接触，第三个系统状 态参数的变化可指示温度的异同。因此，我们得到了热力学第零定律的 另一个重要推论－－温度计存在。
工程热力学全部课件pptx
与外界没有物质和能量交 换的系统。
孤立系统
封闭系统
开放系统
热力学基本定律
热力学第零定律
如果两个系统分别与第三个系统处于热平衡状态，那么这两个系统也必定处于热平衡状态。
热力学第一定律
热量可以从一个物体传递到另一个物体，也可以与机械能或其他能量互相转换，但是在转换过程中，能量的总值保持 不变。
热力学第二定律
热力学循环
由一系列热力学过程组成的闭合路径，如卡诺循环、布雷顿循环 等。
02 热力学第一定律
能量守恒原理
1
能量不能自发地产生或消失，只能从一种形式转 换为另一种形式。
2
在一个孤立系统中，总能量始终保持不变。
3
能量转换过程中，各种形式的能量在数量上保持 平衡。
热力学第一定律表达式
Q = ΔU + W
其中，Δ(mv^2)/2表示系 统动能的变化量；
开口系统能量方程可表示 为：Q = ΔU + Δ(mv^2)/2 + Δ(mgh) + Δ(mΦ)。
Δ(mgh)表示系统势能的 变化量；
03 热力学第二定律
热力学第二定律表述
不可能从单一热源取热，使之完全转 换为有用的功而不产生其他影响。
热力学系统内的不可逆过程总是朝着 熵增加的方向进行。
具有加和性
理想气体基本过程
01
等温过程
温度保持不变的过程，如等温膨胀 和等温压缩
等容过程
体积保持不变的过程，如等容加热 和等容冷却
03
02
等压过程
压力保持不变的过程，如等压加热 和等压冷却
绝热过程
系统与外界没有热量交换的过程， 如绝热膨胀和绝热压缩
04
2_高等工程热力学2014秋 [兼容模式]
![2_高等工程热力学2014秋 [兼容模式]](https://img.taocdn.com/s1/m/b9c4d9290722192e4536f6e7.png)
第一章热力学基础定律(1)温度及热力学第零定律Temperature & the zeroth law of thermodynamics机械与储运工程学院刘强C 物体A B 一定热平衡物体物体热力学第零定律：当两个系统(A ，B)各自与第三(C)处于热平衡时，则这两个系统彼此也处个系统()处于热平衡时，则两个系统彼处于热平衡。
3温度的热力学定义：处于同热平衡状态的各个热处于同一热平衡状态的各个热力系统，必定有某一宏观特征彼此相同，用于描述此宏观特征的物理量为温度。
宏观特征的物理量为温度热力学第零定律为温度测量提供了科学基础：即被测物体与温度计处于热平衡时，就可以从温度计的读数确定被测物体的温度值。
4温度的测量温度计的工作原理：当一个物体的温度改变时，物体的其它性质也随之改变，可根据这些性质中也随之改变可根据这些性质中的某些参数测量物体的温度，指明温度的数值。
温度计的分类：气体温度计、膨胀式温度计、电阻温度计热电偶和光学温度计等阻温度计、热电偶和光学温度计等。
5温度计测温参数测温范围/℃气体温度计压力或体积-270-1100膨胀式温度计体积-200~750(液)接触式测温-30~600(固)电阻温度计电阻-200~800热电偶热电动势-200~1300非接触式测温光学温度计辐射强度-50-2000一等标准铂电阻温度计其精度可达000160.001℃工程中一般采用热电偶测温，如：电厂过热器、再热器的壁温测量理想气体温标气体压力p→0时，呈现理想气体特性，利用理想气体定压下体积随温度变化的特性或定容下压力随温度变化的特性，作为度量温度变化的标准，这种温标称为理想气体温标。
(利用理想气体性质与热力学温度的关系) 热力学温标等价的基准方法，仍是经验温标。
仍是理想气体温度计是测量温度的标准仪器。
理想气体温度计有定容式(应用更广)和定压式。
9理想气体温标23′′′气体的维里方程为：T(1)pV RT B p C D p p =++++"所有气体当→0pV 气体Ap 时，p 性质都趋于相同的特性。
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26、要使整个人生都过得舒适、愉快，这是不可能的，因为人类必须具备一种能应付逆境的态度。——卢梭
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27、只有把抱怨环境的心情，化为上进的力量，才是成功的保证。——罗曼·罗兰
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28、知之者不如好之者，好之者不如乐之者。——孔子
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29、勇猛、大胆和坚定的决心能够抵得上武器的精良。——达·芬奇
工程热力学2 温度与热力学第零定律 详解
51、没有哪个社会可以制订一部永远 适用的 宪法， 甚至一 条永远 适用的 法律。 ——杰 斐逊 52、法律源于人的自卫本能。——英 格索尔
53、人们通常会发现，法律就是这样 一种的 网，触 犯法律 的人， 小的可 以穿网 而过， 大的可 以破网 而出， 只有中 等的才 会坠入 网中。 ——申 斯通 54、法律就是法律它是一座雄伟的大 夏，庇 护着我 们大家 ；它的 每一块 砖石都 垒在另 一块砖 石上。 ——高 尔斯华 绥 55、今天的法律未必明天仍是法律。 ——罗·伯顿
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30、意志是一个强壮的盲人，倚靠在明眼的跛子肩上。——叔本华
谢谢！
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