第一章热科学基础1.1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。
