第一章 工程热力学基础知识(2)
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第一章根本观点1.根本观点热力系统:用界面将所要研究的对象与四周环境分分开来,这类人为分开的研究对象,称为热力系统,简称系统。
界限:分开系统与外界的分界面,称为界限。
外界:界限以外与系统互相作用的物体,称为外界或环境。
闭嘴系统:没有物质穿过界限的系统称为闭嘴系统,也称控制质量。
张口系统:有物质流穿过界限的系统称为张口系统,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达,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达和物质互换,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:由两个相以上构成的系统称为复相系,如固、液、气构成的三相系统。
单元系:由一种化学成分构成的系统称为单元系。
多元系:由两种以上不一样化学成分构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散布的为均匀系。
非均匀系:成分和相在整个系统空间呈非均匀散布,称非均匀系。
热力状态:系统中某瞬时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。
均衡状态:系统在不受外界影响的条件下,假如宏观热力性质不随时间而变化,系统内外同时成立了热的和力的均衡,这时系统的状态称为热力均衡状态,简称为均衡状态。
可编写可改正状态参数:描绘工质状态特征的各样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。
根本状态参数:在工质的状态参数中,此中温度、压力、比容或密度能够直接或间接地用仪表丈量出来,称为根本状态参数。
温度:是描绘系统热力均衡状况时冷热程度的物理量,其物理实质是物质内部大批微观分子热运动的强弱程度的宏观反应。
热力学第零定律:如两个物体分别和第三个物体处于热均衡,那么它们相互之间也必定处于热均衡。
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:相关于大气环境所测得的压力。
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。