工程热力学概念整理

⼯程热⼒学概念整理

⼯程热⼒学与传热学概念整理

⼯程热⼒学

第⼀章、基本概念1.热⼒系：根据研究问题的需要，⼈为地选取⼀定范围内的物质作为研究对象，称为热⼒系（统），建成系统。

热⼒系以外的物质称为外界；热⼒系与外界的交界⾯称为边界。2.闭⼝系：热⼒系与外界⽆物质交换的系统。

开⼝系：热⼒系与外界有物质交换的系统。

绝热系：热⼒系与外界⽆热量交换的系统。

孤⽴系：热⼒系与外界⽆任何物质和能量交换的系统3.⼯质：⽤来实现能量像话转换的媒介称为⼯质。

4.状态：热⼒系在某⼀瞬间所呈现的物理状况成为系统的状态，状态可以分为平衡态和⾮平衡态两种。

5.平衡状态：在没有外界作⽤的情况下，系统的宏观性质不随时间变化的状态。

实现平衡态的充要条件：系统内部与外界之间的各种不平衡势差（⼒差、温差、化学势差）的消失。6.强度参数：与系统所含⼯质的数量⽆关的状态参数。

⼴延参数：与系统所含⼯质的数量有关的状态参数。

⽐参数：单位质量的⼴延参数具有的强度参数的性质。

基本状态参数：可以⽤仪器直接测量的参数。7.压⼒：单位⾯积上所承受的垂直作⽤⼒。对于⽓体，实际上是⽓体分⼦运动撞击壁⾯，在单位⾯积上所呈现的平均作⽤⼒。

8.温度T：温度T是确定⼀个系统是否与其它系统处于热平衡的参数。换⾔之，温度是热

⼒平衡的唯⼀判据。9.热⼒学温标：是建⽴在热⼒学第⼆定律的基础上⽽不完全依赖测温物质性质的温标。它采⽤开尔⽂作为度量温度的单位，规定⽔的汽、液、固三相平衡共存的状态点（三相点）为基准点，并规定此点的温度为273.16K。10状态参数坐标图：对于只有两个独⽴参数的坐标系，可以任选两个参数组成⼆维平⾯坐标图来描述被确定的平衡状态，这种坐标图称为状态参数坐标图。11.热⼒过程：热⼒系从⼀个状态参数向另⼀个状态参数变化时所经历的全部状态的总和。

12.热⼒循环：⼯质由某⼀初态出发，经历⼀系列状态变化后，⼜回到原来初始的封闭热⼒循环过程称为热⼒循环，简称循环。13.准平衡过程：由⼀系列连续的平衡状态组成的过程称为准平衡过程，也成准静态过程。

实现条件：推动过程进⾏的势差⽆限⼩。这样保证系统在任意时刻皆⽆限接近平衡状态。14.可逆过程：如果⼀个系统完成⼀个热⼒过程后，再沿原路径逆向进⾏时，能使系统和外界都返回原来状态，⽽不留下任何变化的过程。

实现条件：过程为准静态过程且⽆任何耗散效应。15.状态量：描述⼯质状态的参数。

16.功：系统与外界之间在压⼒差的推动下，通过宏观有序运动（有规则运动）的⽅式传递的能量。

17.热：系统与外界在温差的推动下，通过微观粒⼦的⽆需运动（⽆规则运动）的⽅式传递的能量。第⼆章、热⼒学第⼀定律1.热⼒学第⼀定律：当热量与其他形式的能量相互转化时，能的总量保持不变。热⼒学第⼀定律也可表述为：第⼀类永动机是不可能制造成功的。2.内部储存能：热⼒学能（状态参数）它包括：

（1）分⼦热运动形成的内动能，它是温度的参数。

（2）分⼦间相互作⽤形成的内位能，它是⽐体积的参数。

（3）维持⼀定分⼦结构的化学能、原⼦核内部的原⼦能及电磁场作⽤下电磁

能。3.外部储存能：需要⽤在系统外的参考坐标测量的参数表⽰的能量称为外部储存能，它包括系统的宏观动能和重⼒位能。

4.迁移能：功和热量都是系统与外界所传递的能量，⽽不是系统本⾝具有的能量，与过程有关的过程量称为迁移能。

5.体积变化功W ：系统体积变化时完成的膨胀功或压缩功统称为体积变化功。

6.推动功：开⼝系因⼯质流动传递的功。

7.技术⼯：技术上可以利⽤的功称为技术⼯，它是稳定流系统的动能、位能的增量和轴功三项的总和，即S z f t W mg C m W+?+?=2

2

1。8.有⽤功和⽆⽤功：凡是可以⽤来提升重物、驱动机器的功称为有⽤功；反之，则称为⽆⽤功。

9.焓：焓的定义式为pV U H +=或pv

u h +=因为在流动过程中，⼯质携带的能量除热⼒学能外，总伴有推动功，所以为⼯程应⽤的⽅便起见，把U 和pV 组合起来，引⼊推动功。

焓可以理解为由于⼯质流动⽽携带的，并取决于热⼒状态参数的能量，及热⼒学能与推动功的总和。10.稳定流动：开⼝系内任意⼀点的⼯质状态参数不随时间的流动过程称为稳定流动。

实现稳定流动的必要条件：

①：进出⼝截⾯的参数不随时间⽽改变。

②：系统与外界的功和热量的交换不随时间⽽改变。

③：⼯质的质量流量不随时间⽽改变，且进出⼝质量流量相等。

可以概括为：系统与外界进⾏物质和能量交换不随时间⽽改变。11.总能：热⼒学能与宏观运动动能及位能的总和，叫做⼯质的储存能，简称总能。z

f m

g mC U E ?++=2

21第三章、理想⽓体的性质与过程

1.理想⽓体：理性⽓体实际上是⼀种并不存在的假想⽓体，其分⼦是些弹性的、不具体积的点，分⼦之间没有相互作⽤⼒。

2.克拉贝隆⽅程：表⽰理想⽓体在任⼀平衡状态时P 、V 、T 之间的关系的⽅程式

3.热容：物体的温度升⾼1K （或1℃）所需要的热量。

4.绝热过程：状态变化的任何微元过程中系统与外界不交换热量的过程。

第四章、热⼒学第⼆定律1.⾃发过程：在⾃然界中能够独⽴、⽆条件⾃动进⾏的过程。

2.⾮⾃发过程：不能独⽴⾃动进⾏⽽需要外接帮助作为补充条件的过程。3.热⼒学第⼆定律的克劳修斯说法：热不可能⾃发地、⽆条件地从低温物体转移⾄⾼温物体。⾮⾃发过程进⾏必须同时伴随⼀个⾃发过程作为代价，补充条件。4.热⼒学第⼆定律的开尔⽂说法：不可能制造出从单⼀热源吸热，使之全部转化为功⽽不留下其他任何变化的热⼒发动机，开尔⽂说法意味着⽤任何技术⼿段都不可能使其取⾃热源的热全部转换为机械功，不可避免地有⼀部分要排给低温物体。5.卡诺定理：

定理⼀：在相同温度的⾼温热源和相同的温度的低温物体之间⼯作的⼀切可逆循环，其热效率都相等，与可逆循环的种类物管，与采⽤哪⼀种⼯质也⽆关。

定理⼆：在温度同为1T 的热源和同为2T 的冷源之间⼯作的⼀切不可逆循环，其热效率必⼩于可逆循环。6.克劳修斯不等式：⼯质经过任意不可逆循环，微量r

T Q δ沿整个循环积分必⼩于零，即∫<0r T Q δ。

7.熵产：闭⼝系不可逆过程中熵由于不可逆因素引起的耗散效应，使损失的机械⼯转化为热被⼯质吸收。这部分由于耗散产⽣的熵增量叫做熵产。8.绝对熵：假设纯物质在热⼒学温度0K 时的熵为零，以此为起点的熵叫做绝对熵。相对熵：⼈为规定⼀个参照下状态的熵值0=基准点S ，从⽽得出的相对值称为相对熵。

9.熵流：系统与外界换热量与热源温度的⽐值，称为热熵流，简称熵流。

10.质熵流：∑∑?=

j j j i i i m f m S m S S δδδ,称为质熵流，∑i i i m S δ是输⼊系统的物质带进的熵，∑j j j

m S δ是离开系统的物质带⾛的熵。

11.耗散功：由于摩擦等耗散效应⽽损失的机械⼯称为耗散功，以i W 表⽰。

12.（⽕⽆）：由于单⼀热源提供的热量不可能是连续的，因⽽由他们提供的热量⽆法变为机械⼯，他们是不可转换的能量，从动⼒的观点称其为废热，或者（⽕⽆）。13.（⽕⽤）：在环境条件下，能量中可以转化为有⽤功的最⾼份额称为该能量的（⽕⽤）。

14.（⽕⽆）：在环境条件下，能量中不可能转化为有⽤功的那部分能量叫做（⽕⽆）。

15.热量（⽕⽤）：在温度0T 的环境条件下，系统所提供热量中可转化为有⽤功的最⼤值称为热量（⽕⽤），⽤Q X E ,表⽰。

16.冷量（⽕⽤）：温度低于环境温度的系统，吸⼊热量0Q 时做出的最⼤有⽤功称为冷量（⽕⽆）。

17.闭⼝系的（⽕⽤）：闭⼝热利系与环境作⽤下，从给定状态以可逆⽅式变换到与环境平衡的状态所能做出的最⼤有⽤功，称为该状态下闭⼝系的（⽕⽤），或称热⼒学能（⽕⽤）。18.能量的贬值：（⽕⽤）损失不是使系统所具有的能量的数量减少，⽽是能量品质的贬值，这种现象称为能量的贬值。

19.熵：熵是⼀种⼴延性参数。熵的定义式是T

Q d rev s δ=

，即熵的变化等于可逆过程中系统与外界交换的热量与热⼒学温度的⽐值。第五章、热⼒学⼀般关系式及实际⽓体的性质1.压缩因⼦：温度、压⼒相同时的实际⽓体⽐体积与理想⽓体的⽐体积之⽐。

2.束缚能：S T ?是可逆定温条件下热⼒学能中⽆法转变为功的那部分，称为束缚能。

第六章、蒸汽的热⼒性质1.饱和状态：当液体分⼦脱离表⾯的⽓化速度与⽓体分⼦回到液体中的凝结速度相等时，汽化与凝结过程虽然仍在不断进⾏，但总的结果状态不再改变。这种液体和整齐处于动态平衡的状态，称为饱和状态。2.临界点：当温度⾼过⼀定的温度c T 时，液相不可能存在⽽只能是汽相。c T 称为临界温度，与临界温度相对应的饱和压⼒称为临界压⼒。3.三相点：当压⼒低于tp P 时，液相也不可能存在汽相或固相，tp P 称为三项点压⼒，与三相压⼒点相对应的饱和温度tp t 称为三相点温度。第七章、理想⽓体混合物及空⽓1.分压⼒i P ：混合⽓体中第i 种组元⽓体单独占有与混合⽓体相同的体积V ，并处于混合⽓体相同的温度T 时，所呈现的压⼒。2.分体积i V ：混合⽓体中第i 种组元⽓体在混合⽓体温度T 和压⼒P 单独存在时占有的体积。

3.饱和湿空⽓：如果湿空⽓中⽔蒸⽓分压⼒V P 达到了湿空⽓温度T 所对应的饱和压⼒s P ，则成其为饱和湿空⽓，否则称为未饱和湿空⽓。4.露点：在⼀定的压⼒V P 下，未饱和湿空⽓冷却达到饱和空⽓，即将结出露珠时的温度。

5.⼲球温度：⽤普通温度计侧得的湿空⽓的温度。

6.湿球温度：⽤纱布包裹的湿球温度计测得的湿纱布中⽔的温度。

7.相对湿度：是空⽓中⽔蒸⽓分压⼒与同温度下⽔蒸⽓饱和压⼒之⽐。

8.含湿量：单位质量的⼲空⽓所含的⽔蒸⽓的质量。

9.湿空⽓的⽐焓：含有1Kg ⼲空⽓的湿空⽓的焓值。

10.绝热加湿：在绝热条件下像空⽓喷⽔，或⽔蒸⽓⽽向空⽓加⼊⽔蒸⽓的过程。

第⼋章、⽓体和蒸汽的流动1.绝热滞⾄过程：⽓体在绝热流动过程中，因受到某种物体的阻碍，⽽流速降低为零的过程

2.节流现象：流体在管道内流动时，有时流经阀门，孔板设备时，由于局部阻⼒，使流体压⼒降低，这种现象称为节流现象。

第九章、⽓体和蒸汽的压缩1.余隙容积：在实际的活塞式压缩机中，因为制造公差，⾦属材料的热胀性及安装进、排⽓阀等零件的需要，当活塞运动到上死点位置时，在活塞顶⾯与⽓缸盖之间留有⼀定的间隙，该空间的容积称为余隙容积。

第⼗章、热⼒循环及其装置1.活塞排量：上⽌点和下⽌点之间的⽓缸容积差。

2.抽⽓式回热循环：从汽轮机的适当部位抽出尚未完全膨胀的，压⼒，温度相对较⾼的少量⽔蒸⽓去加热低温凝结⽔的循环⽅式。3.冷吨：1冷吨是1000Kg0℃的饱和⽔在24⼩时冷冻为0℃的冰所需要的制冷量，这个制冷

Kj/。

量可以换算为386s