工程热力学第2讲第1章基本概念
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(2)由表B 的读数可知21p p p p p B b C +=+= ⇒ 21p p > 又 C 表为真空表⇒ 21p p p b >>又 )(21b A B B p P p p p p ++=+= 得 表A 的读数为真空度,A 表为真空表∴ 7324971=-=-=C b p p p (KPa )609736731-=--=--=b B A p p p p (KPa ) 即表A 的读数为真空度60KPa(注:表B 的环境压力为容器2的压力) 4、比体积及密度(1)比体积v :单位质量的物质所占有的体积,单位:Kg m /3表达式为:mVv =或 v m V ⋅= 其中:v ——比体积, V ——体积(3m ) m ——质量(Kg )(2)密度:单位体积物质的质量,单位:3/m Kg 表达式为:Vm =ρ v 和ρ互成倒数,因此不是相互独立的参数。
注:工程热力学中通常用v 作为独立参数。
§1-4 平衡状态、状态方程式、坐标图例1:A 、B 两物体的温度分别为A T 、B T ,且B A T T >,当相互接触后,经过一段时间,A 物体的温度逐渐降低,B 物体的温度逐渐升高,最后A 、B 两物体的温度趋于一致。
例2:有一封闭容器,有隔板将其分成A 、B 两部分,A 有气体,B 抽成真空。
当把隔板抽开后,由于A 、B 两边压力不等,A 的气体会向B 转移,过一段时间后,A 、B 两边气体的压力会趋于一致。
2、状态方程对于简单可压缩系统,在处于平衡状态时,两个独立的状态参数确定后,其它的状态参数可通过一定的热力学函数关系来确定,这样系统的平衡状态就完全确定了。
温度、压力和比体积这三个基本状态参数之间的函数关系是最基本的热力学函数关系,称为状态方程,可表示为: 0),,(=T v p f或写成显式形式为: ),(v T p p = ),(v p T T = ),(T p v v =这里只给出表达形式,针对具体情况,状态方程有具体的表述,我们将在以后的章节中进行介绍。
第1章基本概念(3学时)概念(反映事物本质特征和一般属性的思维形式)是建筑科学大厦的基石,在学习热力学的基本定律之前,有必要先建立某些基本概念。
本章将讨论热力系统、平衡状态、状态参数、准平衡过程、可逆过程、功、热量、熵基本概念。
这些概念很重要,在本课程的学习中经常会用到,因此对这些概念应有正确的理解和应用。
1-1热力系统1-1-1系统与外界研究任何事物均需选择一定的对象,对于热力学来说也不能例外。
通常根据所研究问题的需要,在相互作用的各部分物质中,人为选取某个空间内的物质作为研究对象。
这种作为研究对象的某指定空间内的物质称为热力学系统或热力系统(Thermodynamic system),简称系统或体系(System)。
或者说,把包含在规定边界之内的物质的总和称为热力系统。
系统之外的一切物质统称为外界(Outside)或环境(Environment)。
外界中的某一部分又能划分出来作为另一个系统。
系统与外界的交界面称为边界(Boundary)。
系统的边界可能是真实的,也可能是假想的,可以是固定的,也可以是移动的。
选择边界时要使系统具有明确的(单值性的)含义。
系统与外界之间,通过边界进行能量的传递与物质的迁移。
200904271-1-2闭口系统与开口系统按照系统与外界有无物质交换的情况,系统可分为两类:系统和外界可以有能量的交换,但没有物质的交换,这种系统称为闭口系统(Closed system)。
这类系统的特点是没有物质穿过边界,其内部的质量恒定不变,故又可称为定质量热力系统(Thermal system at constant mass)或控制质量(Control mass)。
又因无物质流过边界进出热力系统,故也称为不流动热力系统。
如果系统的边界可以移动,那么闭口系统的体积就能够改变。
注意,闭口系统具有恒定的质量,但具有恒定质量的系统未必都是闭口系统。
系统和外界有物质的交换,这种系统称为开口系统(Open system)或流动热力系统(Thermal system of flow)。
Chapter 1 基本概念热能动力装置1,定义:实现热能和机械能连续装换的装置(要存在体积的变化)2,分类:1,内燃机:机械能的获得是通过工质的燃烧获得的(发动机)2,外燃机:工质的能量是从外界获得的(回路外部获得的)(汽轮机)3,基本要素:1,工质:热能向机械能转化的媒介物质2,体积变化功:膨胀对外做功,压缩向内做功3,热源(高温):热源4,热源(低温):热阱5,循环:连续热力系统(系统)1,定义:被人为分割出来作为热力学分析对象的有限物质系统2,外界:与系统发生质能交换的物体3,分类:1,是否有质量的交换:开口系(有)&闭口系(无)(系统质量不变不代表是闭口系,进入和出去都一样,但是是开口系)2,是否有热量的交换:绝热系(无)&非绝热系(有)3,是否有功量的交换:绝功系(无)&非绝功系(有)4,孤立系=闭口系+绝热系+绝功系(对于系统的划分的边界可以是固定的,可以是活动的,可以是真实的,可以是虚拟的,具有主观性)我们讨论的都是简单可压缩系:由可压缩流体构成,与外界可逆功交换只有体积变化功一种形式的系统。
(只交换热量和一种准平衡的体积变化功)5状态5.1定义:工质在热力变化过程中的某一瞬间所呈现的宏观物理量状态称为工质的热力学状态5.2状态参数:用来描述工质所处平衡状态的宏观物理量,温度,压力等,这些物理量反映了大量分子运动的宏观平均效果。
状态参数是热力系统状态的单值函数,它的值取决于给定的状态而与如何达到这一状态的途径无关。
状态参数这一特性表现在数学上是点函数,其微元差是全微分,而全微分沿闭合曲线积分等于零。
5.2.1状态参数的分类:(前三个为基本状态参数)1,温度(T):物体冷热的标志(微观上表示物质分子运动的剧烈程度)经验温标:由选定的任一种测量物质的某种物理性质,采用任意一种温度标定规则所得到的温标称为经验温标。
(缺点就是用不同的温度计,不同的物理量,温度测定值可能有微小的差异)2,压力(P):绝对压力(状态参数用的是绝对压力),表压,真空度(这个不说了)3,比容(比体积)v4,密度5,焓(H)6,熵(S)这两个定义到热一,热二定律时再说了5.3平衡状态:一个热力系统如果在不受外界影响的条件下(重力除外),如果系统的状态不随时间变化,则该系统处于平衡状态。