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•教学背景与目标•教学内容与方法•教学资源与工具•教学过程与实施目录•教学评价与反馈•教师角色与素质要求01教学背景与目标课程背景介绍工程热力学在能源与动力工程领域的重要性工程热力学是研究热能与机械能相互转换以及热能传递规律的学科，对于能源的高效利用和动力设备的优化设计具有重要意义。
当前工程热力学教学面临的挑战随着科技的快速发展和新能源技术的不断涌现，工程热力学的教学内容需要不断更新和完善，以适应新的教学需求。
教学目标设定知识与技能目标使学生掌握工程热力学的基本概念和基本定律，了解热能传递和转换的基本过程，能够运用所学知识分析和解决简单的工程热力学问题。
过程与方法目标通过理论讲解、案例分析、实验操作等多种教学手段，培养学生的分析、综合、创新和实践能力。
情感态度与价值观目标激发学生对工程热力学的学习兴趣和热情，培养学生的团队协作精神和创新意识，提高学生的职业素养和社会责任感。
学生需求分析学生的专业背景和先修课程01学生的学习特点和兴趣爱好02学生在未来职业发展中的需求03教学重点与难点教学重点教学难点02教学内容与方法整合知识点间的联系，构建系统的知识体系，如将热力学第一定律和第二定律结合起来讲解热机的工作原理；强调知识点的工程应用背景，引导学生将理论知识与实际问题相结合。
梳理工程热力学基本概念、定律和原理，如热力学系统、热力学第一定律、热力学第二定律等；知识点梳理与整合根据工程热力学的学科特点，选择启发式、案例式、讨论式等教学方法；针对学生的实际情况，采用分层次、分阶段的教学方式，逐步提高教学难度；利用多媒体、网络等现代化教学手段，增强教学的直观性和趣味性。
教学方法选择依据设计课堂提问环节，鼓励学生主动思考和回答问题，激发学生的学习兴趣；安排小组讨论环节，引导学生就某一问题进行深入探讨和交流，培养学生的合作精神和沟通能力；设置课堂练习环节，让学生及时巩固所学知识，提高教学效果。
课堂互动环节设计案例分析与实践应用引入工程实例，分析热力学理论在工程中的应用，如汽轮机、内燃机等热力设备的热力过程分析；安排实验课程，让学生亲自动手操作，加深对热力学理论的理解和掌握；布置课程设计任务，让学生综合运用所学知识解决实际问题，培养学生的工程实践能力和创新能力。
《工程热力学》“课程思政”优秀教学案例一、课程基本情况《工程热力学》是能源动力、新能源以及轮机工程专业基础课程，授课对象为本科二年级学生，授课学时数为68学时。
通过课程的学习，使学生掌握热力学基本原理，常见工质的性质及相关热力过程，从而进一步研究整套热力循环装置的能量转换规律，使学生掌握提高能源转化效率、合理利用能源的途径。
通过课程的学习，使学生建立正确地用能观，增强学生对我国能源问题的忧患意识和责任意识，培养学生创新思维和创新意识，提高学生的独立思考和工程实践能力。
二、“课程思政”的建设理念和教学设计2021年3月15日，习总书记主持召开中央财经委员会第九次会议，研究促进平台经济健康发展问题和实现碳达峰、碳中和的基本思路和主要举措，总书记在会上发表重要讲话强调，实现碳达峰、碳中和是一场广泛而深刻的经济社会系统性变革，要把碳达峰、碳中和纳入生态文明建设整体布局，如期实现2030年前碳达峰、2060年前碳中和的目标。
在“双碳”背景下，课程有机融入思政元素对学生的三观引领意义重大。
首先通过课程知识点尽量多的发掘思政元素，使得这一过程逐步达到内容丰富、衔接无缝；再通过教学内容发掘哲学思想，提供正确的方法论和思维方式；之后，通过国家重大工程中的能源利用科技前沿的飞速发展，一起与同学们讨论，提高爱国热情和民主自豪感；最后，在教学方法方面引入研究式学习法，学生自主调研清洁低碳安全高效的能源利用的案例，让学生参与到课堂中来，在课堂做展示和演讲，激励同学们的科研热情、培养科研素质。
教学过程中讲述我国在构建清洁低碳安全高效的能源体系中取得的巨大成就，使学生既有自豪感，又对学习的专业充满信心，同时收获了学习热情和兴趣，培养本科生的“专业自信”和“价值认同”，体现了“四个自信”和“五个认同”。
三、“课程思政”教学特色和创新《工程热力学》课程学习的最终目的就是如何合理而有效的利用能源，也就是节能，而这正是在消费侧实现双碳目标的根本途径，在课程教学中要体现出工程实践与环境、社会可持续发展间的关系。
《工程热力学》教案课程名称：工程热力学学分：2或3 学时：32或48课程教材：李永，宋健. 工程热力学[M]. 北京：机械工业出版社，2017专业年级：工科类相关专业本科生一、目的与任务工程热力学基本定律反映了自然界的客观规律,以这些定律为基础进行演绎、逻辑推理而得到的工程热力学方法、关系与结论,具有高度的普遍性、可行性、可靠性与实用性,可以应用于力学、宇航工程、机械与车辆工程等各个领域。
工程热力学目的是研究和讲授热力学系统、热能动力装置中工作介质的基本热力学性质、热力学定律、热力学各种装置的工作过程以及提高能量转化效率的途径等，使学生熟练掌握解决工程热力学问题的基本方法，培养学生灵活应用热力学定律合理分析热力学系统的基本能力。
工程热力学任务是研究和传授热力系统能量、能量转换以及与能量转换有关的物性间相互关系和基本研究方法，培养学生对热力学的基本概念、基本理论的熟练掌握，分析求解热力学基本问题的能力。
工程热力学起源于对热机和工质等的研究，热力学定律条理清楚，推理严格。
工程热力学的内容多、概念多、公式多与方法多，工程热力学广泛联系热力工程和能源工程等领域。
二、主要教学内容与学时分配绪论(2 学时)第一节热力学的发展意义第二节热力学的历史沿革第三节热力学的基本定律第四节熵与能源第一章基本概念(2学时)第一节热能、热力系统、状态及状态参数第二节热力过程、功量及热量第三节热力循环第二章热力学第一定律及其应用(2学时)第一节热力学第一定律及其表达第二节热力学能和总储存能第三节热力学第一定律的实质(2学时)第四节能量方程式第五节稳定流动系统的能量方程(2学时)第六节能量方程的应用第七节循环过程第三章理想气体的性质(2学时)理想气体及其状态方程理想气体的比热容、比热力学能、比焓及比熵理想气体的混合物第四章理想气体的热力过程(2学时)第一节热力过程的方法概述热力过程的基本分析方法第二节理想气体的基本热力过程(2学时)第三节理想气体的多变过程(2学时)第四节压气机的理论压缩功(2学时)第五章热力学第二定律(2学时)第一节热力过程的方向性热力学第二定律的表述第二节卡诺热机(2学时)卡诺循环和卡诺定理状态参数熵第三节熵增原理(2学时)克劳修斯不等式和不可逆过程的熵变熵的物理意义第四节㶲参数和热量㶲(2学时)㶲参数、能量的品质与能量贬值原理热量㶲、热量有效能及有效能损失第六章水蒸气的热力性质和热力过程(2学时)定压下水蒸气的发生过程蒸气热力性质图表蒸气的热力过程第七章实际空气的性质和过程(2学时)实际空气的状态参数及焓湿图实际空气的基本热力过程及工程应用三、考核与成绩评定考核：采用统一命题，闭卷考试。
北京理工工程热力学电子教案第一章：工程热力学概述1.1 热力学的定义与发展历程1.2 工程热力学的研究对象与内容1.3 工程热力学的基本定律1.4 工程热力学的应用领域第二章：热力学系统与状态参数2.1 热力学系统的分类2.2 状态参数的概念与定义2.3 状态参数的测量与表示方法2.4 热力学状态图的应用第三章：热力学第一定律3.1 能量守恒定律3.2 内能的概念与计算3.3 热量与功的传递3.4 热力学第一定律的应用实例第四章：热力学第二定律4.1 热力学第二定律的表述4.2 熵的概念与计算4.3 熵增原理与过程自发进行条件4.4 热力学第二定律的应用实例第五章：热力学第三定律5.1 热力学第三定律的表述5.2 绝对零度的概念5.3 物体的热容量与熵变5.4 热力学第三定律的应用实例第六章：热力学循环与效率6.1 循环的概念与分类6.2 卡诺循环及其效率6.3 实际热机循环的特点与效率分析6.4 热力学循环在工程中的应用第七章：热力学势与状态方程7.1 自由能与吉布斯自由能7.2 亥姆霍兹自由能与朗肯循环7.3 状态方程的定义与分类7.4 常用状态方程及其应用第八章：多组分系统热力学8.1 多组分系统的平衡条件8.2 相律与相图8.3 杠杆规则与相律的应用8.4 多组分系统热力学在工程中的应用第九章：非平衡热力学9.1 非平衡热力学的基本概念9.2 熵产生与熵流9.3 非平衡热力学在工程中的应用9.4 非平衡热力学与可持续发展第十章：工程热力学数值方法10.1 数值方法的基本概念10.2 有限差分法在热力学中的应用10.3 有限元法在热力学中的应用10.4 工程热力学数值方法的发展趋势重点和难点解析一、热力学第一定律重点：内能的概念与计算、热量与功的传递难点：热量与功的转换关系、热力学第一定律在实际工程中的应用二、热力学第二定律重点：熵的概念与计算、熵增原理与过程自发进行条件难点：熵增原理的理解与应用、热力学第二定律在工程实践中的应用三、热力学第三定律重点：绝对零度的概念、物体的热容量与熵变难点：热力学第三定律的深层含义、绝对零度的实验测定方法四、热力学循环与效率重点：卡诺循环及其效率、实际热机循环的特点与效率分析难点：热力学循环的优化、提高热机效率的途径五、热力学势与状态方程重点：自由能与吉布斯自由能、状态方程的定义与分类难点：自由能的转换与守恒、状态方程在不同条件下的应用六、多组分系统热力学重点：多组分系统的平衡条件、相律与相图难点：相律的应用、多组分系统热力学在工程中的应用七、非平衡热力学重点：非平衡热力学的基本概念、熵产生与熵流难点：非平衡热力学在工程中的应用、熵产生与熵流的测量和控制八、工程热力学数值方法重点：数值方法的基本概念、有限差分法在热力学中的应用难点：有限元法在热力学中的应用、工程热力学数值方法的发展趋势本教案涵盖了工程热力学的基本概念、定律、循环与效率、状态方程、多组分系统热力学、非平衡热力学以及数值方法等多个方面。
第7章 气体及蒸汽的流动（课时29、30）一、基本要求：1、掌握定熵流动的基本方程；2、弄清促使流速改变的力学条件和几何条件，以及二者对流速的影响。
理解气流截面积变化的原因。
3、掌握喷管中气流流速、流量的计算，会进行喷管外形的选择和尺寸的计算，以及有摩阻时喷管出口参数的计算。
能熟练进行喷管的设计和校核计算。
4、明确滞止焓、临界截面、临界参数的概念。
掌握绝热滞止、绝热节流、流动混合过程的计算。
二、难点和重点：1、渐缩喷管出口压力与背压的关系；2、喷管的设计计算和校核计算；3、节流的工程应用。
7.1 稳定流动的基本方程式一、假定条件1. 理想气体2. 稳定流动3. 流动过程是可逆的4. 流动过程是绝热的二、基本方程1. 连续方程m m m q q q ==21＝定值 ===m f f q v c A v c A 222111定值⇒A dAc dc v dv f f =- 2. 稳定流动能量方程式i f w z g c h q +∆+∆+∆=22对于短管内的流动，能量方程可简化为2222211212121f f f c h c h c h +=+=+=定值 对于微元过程： 0212=+f dc dhf c 2f c图8—1 变截面管道中的稳定定熵流动滞止过程。
绝热滞止。
22222110212121f f f c h c h c h h +=+=+==定值对于理想气体取定比热容值时，有22222110212121f pf p f p p c T c c T c c T c T c +=+=+=pf c c T T 220+=⇒对于理想气体，无论可逆与否滞止温度相等；而滞止压力：100-⎪⎭⎫ ⎝⎛=k kT Tp p可逆滞止与不可逆滞止滞止压力不相等；由图可见：200200''T T T p p p <=<<思考题：由一定流速的空气流中的压力表和温度计所测数值与实际数值相比如何？对于水蒸汽： 定熵滞止不可逆绝热滞止：注意：对于绝热滞止部分内容，关键是明确，绝热滞止焓2021f c h h +=无论可逆与否，0h 都始终相等，再据具体工质的性质来确定终态的00,T p 。
化学化工系教案课程名称：工程热力学总学时数：72 学时讲授时数：72学时实践（实验、技能、上机等）时数：0学时授课班级：主讲教师：使用教材：大连理工大学《工程热力学》毕明树《工程热力学》课程教案说明：1、授课类型：指理论课，实验课，实践课，技能课，习题课等；2、教学方法：指讲授、讨论、示教、指导等；3、教学手段：指板书、多媒体、网络、模型、挂图音像等教学工具；4、首次开课的青年教师的教案应由导师审核；5、讲稿内容附后。
绪论(2学时)一、基本知识1．什么是工程热力学从工程技术观点出发，研究物质的热力学性质，热能转换为机械能的规律和方法，以及有效、合理地利用热能的途径。
电能一一机械能锅炉一一烟气一一水一一水蒸气一一(直接利用) 供热锅炉一一烟气一一水一一水蒸气一一汽轮机一一 (间接利用)发电冰箱一一-(耗能) 制冷2．能源的地位与作用及我国能源面临的主要问题3. 热能及其利用（1）.热能：能量的一种形式（2）.来源：一次能源：以自然形式存在，可利用的能源。
如风能,水力能,太阳能、地热能、化学能和核能等。
二次能源：由一次能源转换而来的能源，如机械能、机械能等。
（3）.利用形式：直接利用：将热能利用来直接加热物体。
如烘干、采暖、熔炼(能源消耗比例大)间接利用：各种热能动力装置，将热能转换成机械能或者再转换成电能，4．.热能动力转换装置的工作过程5．热能利用的方向性及能量的两种属性过程的方向性：如：由高温传向低温能量属性：数量属性、,质量属性 (即做功能力)注意：数量守衡、质量不守衡提高热能利用率：能源消耗量与国民生产总值成正比。
6．本课程的研究对象及主要内容研究对象：与热现象有关的能量利用与转换规律的科学。
研究内容：（1）．研究能量转换的客观规律，即热力学第一与第二定律。
（2）．研究工质的基本热力性质。
（3）．研究各种热工设备中的工作过程。
（4）．研究与热工设备工作过程直接有关的一些化学和物理化学问题。
化学化工系教案课程名称：工程热力学总学时数：72 学时讲授时数：72学时实践（实验、技能、上机等）时数：0学时授课班级：主讲教师：使用教材：大连理工大学《工程热力学》毕明树《工程热力学》课程教案说明：1、授课类型：指理论课，实验课，实践课，技能课，习题课等；2、教学方法：指讲授、讨论、示教、指导等；3、教学手段：指板书、多媒体、网络、模型、挂图音像等教学工具；4、首次开课的青年教师的教案应由导师审核；5、讲稿内容附后。
绪论(2学时)一、基本知识1．什么是工程热力学从工程技术观点出发，研究物质的热力学性质，热能转换为机械能的规律和方法，以及有效、合理地利用热能的途径。
电能一一机械能锅炉一一烟气一一水一一水蒸气一一(直接利用) 供热锅炉一一烟气一一水一一水蒸气一一汽轮机一一(间接利用)发电冰箱一一-(耗能) 制冷2．能源的地位与作用及我国能源面临的主要问题3. 热能及其利用（1）.热能：能量的一种形式（2）.来源：一次能源：以自然形式存在，可利用的能源。
如风能,水力能,太阳能、地热能、化学能和核能等。
二次能源：由一次能源转换而来的能源，如机械能、机械能等。
（3）.利用形式：直接利用：将热能利用来直接加热物体。
如烘干、采暖、熔炼(能源消耗比例大)间接利用：各种热能动力装置，将热能转换成机械能或者再转换成电能，4．.热能动力转换装置的工作过程5．热能利用的方向性及能量的两种属性过程的方向性：如：由高温传向低温能量属性：数量属性、,质量属性(即做功能力)注意：数量守衡、质量不守衡提高热能利用率：能源消耗量与国民生产总值成正比。
6．本课程的研究对象及主要内容研究对象：与热现象有关的能量利用与转换规律的科学。
研究内容：（1）．研究能量转换的客观规律，即热力学第一与第二定律。
（2）．研究工质的基本热力性质。
（3）．研究各种热工设备中的工作过程。
（4）．研究与热工设备工作过程直接有关的一些化学和物理化学问题。
7．.热力学的研究方法与主要特点（1）宏观方法：唯现象、总结规律，称经典热力学。
工程热力学课程设计参考一、教学目标本课程旨在让学生掌握工程热力学的基本概念、理论和方法，能够运用工程热力学的知识解决实际问题。
通过本课程的学习，学生应达到以下目标：1.理解热力学系统的基本概念，如孤立系统、闭系统和开放系统。
2.掌握能量守恒定律和熵增原理，理解热力学第一定律和第二定律。
3.熟悉热力学状态量，如温度、压力、体积和熵等，并掌握状态方程的推导和应用。
4.学习热力学过程，如等压过程、等温过程和绝热过程等，并了解其特点和应用。
5.掌握热力机的原理和工作过程，如卡诺循环和朗肯循环等。
6.能够运用热力学的知识和方法分析实际工程问题，如热能转换和热能利用等。
7.能够运用热力学公式和图表进行计算和分析，如热力学状态方程的求解和热力图的绘制等。
8.能够运用热力学的原理和模型进行工程设计和优化，如热机效率的计算和热交换器的 design 等。
情感态度价值观目标：1.培养学生的科学思维和逻辑思维能力，提高学生分析和解决问题的能力。
2.培养学生对工程热力学的兴趣和热情，激发学生对工程热力学研究的热情。
3.培养学生对工程热力学应用的实际意义和价值的认识，提高学生对工程热力学的社会责任感和使命感。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个部分：1.热力学基本概念：热力学系统、能量守恒定律、熵增原理等。
2.热力学状态量：温度、压力、体积、熵等，状态方程的推导和应用。
3.热力学过程：等压过程、等温过程、绝热过程等，特点和应用。
4.热力机：卡诺循环、朗肯循环等，原理和工作过程。
5.热力学应用：热能转换、热能利用等实际工程问题的分析和解决。
6.热力学基本概念：第一周，2 课时。
7.热力学状态量：第二周，3 课时。
8.热力学过程：第三周，4 课时。
9.热力机：第四周，4 课时。
10.热力学应用：第五周，3 课时。
三、教学方法为了激发学生的学习兴趣和主动性，本课程将采用多种教学方法，如讲授法、讨论法、案例分析法和实验法等。
北京理工工程热力学电子教案第一章：工程热力学简介1.1 热力学的定义与发展历程1.2 工程热力学的研究对象与内容1.3 工程热力学的基本假设与局限性1.4 工程热力学在工程技术领域的应用第二章：热力学基本概念2.1 系统与surroundings2.2 状态与状态参数2.3 过程与途径2.4 热力学平衡2.5 熵与无序度第三章：热力学第一定律3.1 能量守恒定律3.2 内能3.3 热量与功3.4 等压过程、等体过程与绝热过程3.5 焓与比焓第四章：热力学第二定律4.1 热力学第二定律的表述4.2 可逆与不可逆过程4.3 卡诺循环与热效率4.4 熵增原理4.5 熵的计算与熵变第五章：热力学第三定律5.1 热力学第三定律的表述5.2 绝对零度与熵的极限5.3 熵与温度的关系5.4 热力学函数的性质与变化5.5 热力学方程的运用与分析第六章：工程应用中的热力学问题6.1 热力学在热机中的运用6.2 热力学在热传导中的运用6.3 热力学在热力学循环中的运用6.4 热力学在相变与沸腾中的运用6.5 热力学在热力学流体动力学中的运用第七章：热力学势与状态方程7.1 热力学势的定义与分类7.2 自由能与吉布斯自由能7.3 状态方程与物性参数7.4 理想气体状态方程与物态图7.5 热力学势的计算与分析第八章：热力学相变与相图8.1 相与相变的基本概念8.2 晶体的点阵结构与相变类型8.3 相图的基本原理与表示方法8.4 铁磁相变与顺磁相变8.5 相变与材料性能的关系第九章：热力学在现代工程中的应用9.1 热力学在能源工程中的应用9.2 热力学在环境工程中的应用9.3 热力学在电子工程中的应用9.4 热力学在航空航天工程中的应用9.5 热力学在生物医学工程中的应用第十章：热力学的未来发展及其挑战10.1 清洁能源与热力学10.2 热力学在可持续发展中的作用10.3 热力学在高性能材料研究中的应用10.4 热力学在低温与高温环境中的应用10.5 热力学在纳米尺度研究中的挑战与机遇重点和难点解析重点环节：1. 热力学第一定律与第二定律：这是热力学的两大基础定律，对于理解能量守恒与转化、热力学过程的不可逆性至关重要。
工程热力学课程教案 Prepared on 24 November 2020《工程热力学》课程教案***本课程教材及主要参考书目教材：沈维道、蒋智敏、童钧耕编，工程热力学（第三版），高等教育出版社，手册：严家騄、余晓福着，水和水蒸气热力性质图表，高等教育出版社，实验指导书：华北电力大学动力系编，热力实验指导书，2001参考书：曾丹苓、敖越、张新铭、刘朝编，工程热力学（第三版），高等教育出版社，王加璇等编着，工程热力学，华北电力大学，1992年。
朱明善、刘颖、林兆庄、彭晓峰合编，工程热力学，清华大学出版，1995年。
曾丹苓等编着，工程热力学（第一版），高教出版社，2002年全美经典学习指导系列，[美].波特尔、.萨默顿着郭航、孙嗣莹等译，工程热力学，科学出版社，2002年。
何雅玲编，工程热力学精要分析及典型题精解，西安交通大学出版社，概论（2学时）1.教学目标及基本要求从人类用能的历史和能量转换装置的实例中认识理解：热能利用的广泛性和特殊性；工程热力学的研究内容和研究方法；本课程在专业学习中的地位；本课程与后续专业课程乃至专业培养目标的关系。
2.各节教学内容及学时分配0-1热能及其利用（学时）0-2热力学及其发展简史（学时）0-3能量转换装置的工作过程（学时）0-4工程热力学研究的对象及主要内容（学时）3.重点难点工程热力学的主要研究内容；研究内容与本课程四大部分（特别是前三大部分）之联系；工程热力学的研究方法4.教学内容的深化和拓宽热力学基本定律的建立；热力学各分支；本课程与传热学、流体力学等课程各自的任务及联系；有关工程热力学及其应用的网上资源。
5.教学方式讲授，讨论，视频片段6.教学过程中应注意的问题特别注意：本课程作为热能与动力工程专业学生进入专业学习的第一门课程（专业基础课），要引导学生的学习兴趣和热情。
另，用例应尽量采用较新的事实和数据。
7.思考题和习题思考题：工程热力学的宏观研究方法与微观方法的比较作业:（短文，一、二页即可）网络文献综述——能源利用与工程热力学8.师生互动设计讲授中提问并启发讨论：从本课程教材的四大部分的标题看，对于工程热力学的研究内容有没有一个初步的认识（可以“猜想”）知道热力学第一、第二定律吗第三、第零定律呢请举例并比较：宏观研究方法和微观研究方法。
你认为你（本专业的学生）将来会“干什么”9.讲课提纲、板书设计绪论0-1热能及其利用★视频片段：人类用能历史能源——为人类生产与日常生活提供各种能量和动力的物质资源自然能源——风能，水能，太阳能，地热能，潮汐能，核能，燃料化学能等可见：从自然能源中获取能量的主要形式是热能（仅风能、水能、潮汐能是机械能形式—指流体的动能和位能）热能利用的两种基本方式：——直接利用[举例和请学生举例]——间接利用[举例和请学生举例]0-2热力学及其发展简史18世纪中叶，蒸气机出现，开始热→功（机械能）研究；第一类永动机不成功，总结出LawI；焦耳实验，有了热—功当量概念，开始形成热力学；第二类永动机不成功，总结出LawII；1912年，研究低温现象，LawIII（“0K达不到”）；加上Law0（关于热平衡概念，温度概念及温标建立）四个基本定律，构成热力学的理论基础。
随着生产发展，热力学形成已一百多年，作为经典热力学，已很成熟。
分支：理论热力学，工程热力学，统计热力学，化学热力学，非平衡热力学，生物热力学…甚至用热力学理论于社会学/经济学方面。
0-3能量转换装置的工作过程图1★视频片段：蒸汽发电厂★热机工作示意图如图1所示0-4工程热力学研究的对象及主要内容一、研究对象热力学研究热现象—与物质热运动有关的现象。
热运动的广泛性和特殊性：—热运动无时无处不在，人类利用热能历史悠久（直接，或转换为其它形式）。
—热能为一方，其它所有非热能形式能量为另一方（机、声、光、电、磁等），可相互转换。
转换前后数量相等（LawI：能量转换与守恒）。
但机械能等可100%地、无代价地转换为热能，反之则不然（LawII：热过程之方向性）。
[例：汽车排尾气；现代火电厂热效率仅40+%]二、研究内容1．热能与其它能量间相互转换的基本规律——主要LawI、II，此乃本课程主要内容。
2．工质的热力性质——能量的利用/转换，需通过工作物质即工质及热力设备来完成。
3．提高热力设备效率的途径——从工程实际应用来说，此为最终目的。
**请学生对照教材的四大部分的标题，体会工程热力学的研究内容（尤其是前三大部分）：①热力学基本定律；②工质热力性质；③（热力设备中的）热力过程及循环；④化学热力学基础。
三、研究方法可有二种研究方法——微观的和宏观的。
工程热力学用宏观的研究方法。
优点——可靠：以大量观察/实验所得经验定律为依据，故只要推论无误，则结论亦可靠。
而经验定律是大量经验（观察/实验）之归纳总结，其可靠性体现在至今未有反例。
缺点——①不能说明其所以然（何以“守恒”何以有“方向性”）；②应用有局限：上不能推广至茫茫宇宙，下不能深入至物质内部个别分子/原子的表现——看不到，去不了，无经验。
统计热力学则恰可弥补其缺点——可说明“所以然”。
但也有缺点：与物质结构模型有关，而模型是近似的。
[例：判断人的健康：可宏观—体温等；也可微观—化验等]四、课程与本专业的关系热能与动力工程专业培养目标——德智体全面发展，掌握现代能源科学、信息科学和管理科学技术，在热能与动力工程领域从事设计、运行、自动控制、信息处理、环境保护、清洁能源利用和新能源开发等工作的基础扎实、知识面广、创新能力强的复合型人才工程热力学是本专业（以及其他相关专业）主要的专业基础理论课之一（另二门同类课程：流体力学、传热学）五、单位制国际单位制SI。
法定计量单位——以SI为基础。
SI与公制/英制间的换算，也需有所了解/应用。
六、本课程的学习方法建议根据本课程是一门专业基础理论课程的特点，建议在学习中掌握几个“基本”：基本概念，基本定律，基本方法，基本应用。
抓好几个环节：预习/听课；笔记/复习；习题/小结。
第一部分热力学基本定律第一章基本概念及定义（4学时）1.教学目标及基本要求了解热力系的定义；平衡状态的概念、平衡条件；掌握基本状态参数的定义、计量及不同单位间的换算；掌握准平衡过程的定义，理解提出准平衡过程概念的意义和作用。
2.各节教学内容及学时分配1-1热力系（学时）1-2热力系的描述（学时）1-3基本状态参数（学时）1-4状态方程，状态参数坐标图（1学时）1-5热力过程及循环（学时）3.重点难点热力系统；状态及平衡状态；状态参数及其特性；可测的基本参数；热平衡及热力学第零定律；状态参数坐标图；热力过程和循环；准平衡过程；状态量和过程量；尺度量和强度量。
4.教学内容的深化和拓宽概念和认识：各种实际的正/逆热力循环（动力循环、制冷循环）及其作用。
从教材的“计算机应用、工程设计及问题讨论”中选择一题进行讨论和引导。
5.教学方式讲授，讨论，.ppt幻灯6.教学过程中应注意的问题注意：复习《绪论》中关于热力学研究方法的内容，说明热力学状态参数是宏观参数；重点说明准平衡过程概念的理论意义和实用意义。
7.思考题和习题思考题：教材的课后自检题（选一、二题在课堂上讨论）习题：教材习题第一章2~6,12,15（可变）8.师生互动设计提问并启发讨论：观察过某个热力系统的状态变化吗留意过系统状态变化伴随有系统与外界的能量交换吗思考过状态变化与能量交换间的联系吗用过压力计、温度计吗了解温度的概念吗对照热力学Law0，讨论：是否所有事物都有“若A=B且A=C则必有B=C的规律”[例：ABC三个班足球或歌咏比赛。
引导得出结论：状态量才有此规律]请学生举例：尺度量，强度量请学生举例：热力过程、热力循环如爆炸这样的过程，能不能作准平衡过程处理为什么9.讲课提纲、板书设计第一部分热力学基本定律第一章基本概念及定义1-1热力系—热力学分析的对象★.ppt图示：热力系统概念外界（环境）——除热力系以外的外部世界，但一般仅指与热力系有关（有相互作用：W 功/Q热/m质交换）的部份。
界面（边界）——可以是实际存在的，亦可是假想的。
分析：1.热力系的状态及状态变化（状态——热力状态）怎样描述如何变变的规律2.热力系与外界的相互作用（能/质交换）——交换了什么谁给谁数量3.以上二方面的联系——状态变化乃因与外界有作用，反之与外界作用必导致系统改变状态。
则其间关系如何能否通过了解热力系的状态变化，而得知其与外界的能量交换分类：与外界作用情况：开口系，封闭系热力系内部情况：平衡/非平衡系，均匀（单相）/非均匀，单元/多元，…特殊：绝热系，独立系；热源（冷源），功源；…针对不同问题，采用不同系统，可方便分析。
1-2热力系的描述（描述——说明该热力系的性质）一、热力系的状态，平衡状态，状态参数工程热力学EngineeringThermodynamics 教案状态（热力（学）状态）——热力系在某瞬间所呈现的宏观物理状况。
状态参数——描述热力系状态的参数。
虽然微观上是与物质微粒热运动——（气体）分子疏密、运动剧烈程度——有关的量，但（记得！）热力学中只用宏观量：p ，V ，T ，U ，…。
有时也引入一些外部参数作为状参如系统整体的速度、高度等。
平衡状态（概念、定义）★.ppt 图示：气缸的热、力平衡**提示学生不要只背定义，而应着重注意3点：(1)热/力平衡，条件是温/力差消失；(2)热力系的平衡，意味着所有的不平衡势差已消失；平衡/非平衡热力系，其各状态参数有/无确定值。
(3)提出“平衡状态”概念的意义，在于易研究（可用确定的参数值描述之，进而可分析/计算之）。
虽然实际工程问题中的热力系很少是平衡状态的——毋宁说正是利用了不平衡（即平衡被破坏，系统发生状态变化）来实现能量交换的——但一定条件下，可视实际状态变化过程中的各点为接近平衡态。
有误差可修正。
二、状态参数的特性★.ppt 图示：系统的尺度量和强度量；“微团”状态参数可分为二大类。
尺度量——与系统所含物质数量（m,n ）有关的量，具可加性（m,n,U,S,…） 强度量——与系统所含物质数量无关，在“点”上定义的量，无可加性（p,T,…）（“点”——含足够分子的微团，非几何上的点）比参数——尺度量对m （或n ）的微商，具强度量性质 比体积m V δδυ=均匀系mV =υ 比热力学能m U u δδ= 状态一定，则状态值一定，即状态参数是状态的单值函数。
确定状态参数的函数是状态函数（或谓点函数）。
状态参数ξ的数学特征：与积分路径（状态变化途径）无关。
状态函数的微分是全微分。
1-3基本状态参数基本参数（5个）：p（从力学引入），V（几何），T（热力学Law0导出），U（LawI），S（LawII）。
