0 工程热力学绪论

工程热力学第一讲第一章：绪论1. 热力学的概念热力学是研究热能转换、热效率、热平衡和热性质等方面的学科。

热力学的主要研究对象是热力学系统，包括封闭系统、开放系统和孤立系统等。

2. 热力学系统的分类封闭系统封闭系统是指物质不能从其中进出的系统。

封闭系统的热力学性质由体积、温度和内能等物理量描述。

开放系统开放系统是指物质可以从系统中进出的系统。

开放系统的热力学性质由流量、温度和内能等物理量描述。

孤立系统孤立系统是指不能与外界交换物质和能量的系统。

孤立系统的热力学性质由内能等物理量描述。

3. 热力学基本量温度温度是物质分子平均热运动的速度和能量大小的一种度量。

温度的单位是开尔文（K）或摄氏度（℃）。

压力压力是单位面积上的力的大小，单位为帕斯卡（Pa）或标准大气压（atm）等。

体积体积是物质占据的空间大小的一种度量，单位为立方米（m³）或升（L）等。

质量质量是物体所具有的惯性量的大小，单位为千克（kg）。

能量能量是物体所具有的做功能力的大小，单位为焦耳（J）或卡路里（cal）等。

4. 热力学过程热力学过程是指热力学系统在不同状态之间的变化，可分为四类：等温过程、等压过程、等容过程和绝热过程。

等温过程等温过程是指系统在恒定温度下进行热力学变化的过程，其内能恒定不变。

等压过程等压过程是指系统在恒定压力下进行热力学变化的过程，其体积恒定不变。

等容过程等容过程是指系统在恒定容积下进行热力学变化的过程，其压力恒定不变。

绝热过程绝热过程是指系统在无热交换的情况下进行热力学变化的过程，其熵不变。

5. 热力学第一定律热力学第一定律描述的是能量守恒原理，即在热力学系统进行热力学过程中，系统所吸收的热量等于系统所做的功加上内能的变化。

6. 热力学第二定律热力学第二定律描述的是热力学过程的方向性原理，即热量只能从温度高的物体向温度低的物体流动，热力学系统不可逆过程的熵增。

7. 热力学基本方程热力学基本方程描述的是热力学系统状态变化过程中所涉及的热力学函数之间的相互关系。

工程热力学读书笔记（完整版）第一部分：绪论1、工程热力学工程热力学是研究热能有效利用及其热能与其他形式能量转换规律的科学。

2、热力学分类工程热力学（热能与机械能），物理热力学，化学热力学等3、热力装置的共同特点热源和冷源、工质、容积变化功、循环4、热效率1WQ η==收益代价5、工程热力学研究内容能量转换的基本定律，工质的基本性质和热力过程，热工转换设备及其工作原理，化学热力学基础。

6、工程热力学研究方法（1）宏观方法：连续体(continuum)，用宏观物理量描述其状态，其基本规律是无数经验的总结（如：热力学第一定律）。

特点：可靠，普遍，不能任意推广经典（宏观,平衡）热力学（2）微观方法：从微观粒子的运动及相互作用角度研究热现象及规律特点：揭示本质，模型近似微观（统计）热力学第一章：基本概念1、热力系统（1）热力系统(热力系、系统)：人为指定的研究对象（如：一个固定的空间）；（2）外界：系统以外的所有物质；（3）边界(界面)：系统与外界的分界面；（4）系统与外界的作用都通过边界；（5）以系统与外界关系划分：有无是否传质开口系闭口系是否传热非绝热系绝热系是否传功非绝功系绝功系是否传热、功、质非孤立系孤立系（6）简单可压缩系统只交换热量和一种准静态的容积变化功；2、状态和状态参数（1）状态：某一瞬间热力系所呈现的宏观状况（2）状态参数：描述热力系状态的物理量（3）状态参数的特征：●状态确定，则状态参数也确定，反之亦然●状态参数的积分特征：状态参数的变化量与路径无关，只与初终态有关●状态参数的微分特征：全微分（4）强度参数与广延参数●强度参数：与物质的量无关的参数，如压力p、温度T●广延参数：与物质的量有关的参数可加性,如质量m、容积V、内能（也称之为：热力学能）U、焓H、熵S3、基本状态参数（1）压力p(pressure)●物理中压强，单位:Pa(Pascal),N/m2。

●绝对压力与环境压力的相对值——相对压力；●只有绝对压力p才是状态参数；●大气压随时间、地点变化；（2）温度T(Temperature)传统：冷热程度的度量。

第0章绪论一、相关知识1。

能源与能量的利用能量一切物质都具有能量。

能源:提供各种有效能量的物质资源。

暖气—热能；风—风能；太阳—太阳能；原子—原子能，汽、柴油-化学能。

能量的利用过程实质是能量的传递和转换过程，参看课本图0—1。

大多数的能量以热能的形式被利用.热能的直接应用——供热、采暖热能的动力应用——转化为机械能或电能2.热力学热力学：一门研究物质的能量、能量传递和转换以及能量与物质性质之间普遍关系的科学. 工程热力学：研究热能与其他形式能量（主要为．．．机械能．．．）之间的转换规律及其工程应用,是热力学的工程分支。

3.常见的能量转换装置（1）蒸汽动力装置锅炉（2) 内燃机汽油机/ 柴油机(3）燃气轮机航空发动机、机车（4) 蒸汽压缩制冷装置冷库、空调四种装置都是热能与机械能的相互转换。

二、课程内容1.基本概念及定律（基础）热力系统、状态参数、平衡态、热力学第一定律、第二定律等等.U（热力学能）、H(焓）、S（熵Entropy）、Ex（Exergy)、An（Anergy）热力学第0定律：两个系统分别与第三个系统处于热平衡，则两系统彼此也必然处于热平衡。

热力学第1定律：热能作为一种能量形态，可以和其它能量形态相互转换，转换中能量的总量守恒。

热力学第2定律:一切自发实现的涉及热现象的过程都是不可逆的。

热力学第3定律：当趋于绝对零度时，各种物质的熵都趋于零.2.能量转换过程和循环的分析研究及计算方法（方法）热能 机械能提高热效率大气中的热能能否利用？抽掉中间挡板是否做功？3.能量转换过程常用工质的热力性质（工具）水、氧气、空气、氨（制冷剂）4.化学热力学（第十三章，自学）（补充) 燃料的燃烧基础+方法+工具+(补充）三、研究方法热力学按研究方法分1。

宏观热力学（经典)宏观热力学：以热力学第一第二定律为基础，简化模型，推导公式得出结论，结果可靠。

不足：未考虑分析原子结构，无法说明热现象本质及其内在原因。

绪论一、教案设计教学目标:使学生全面了解本课程的基本内容，学科前沿研究现状，本课程的学习方法。

知识点：介绍热力学的发展简史、理解热能利用的两种主要方式及其特点了解常用的热能动力转换装置的工作过程，了解学习本课程应注意的问题。

难点：使学生认识到学习本课程的重要性，激发学生的学习兴趣和学习积极性，教会学生掌握专业基础课的学习方法。

教学方式：讲授+多媒体演示+课堂讨论师生互动设计：提问+启发+讨论☺问：从“工程热力学”的标题Engineering Thermodynamics本课程研究什么？☺问：你知道的哪些科学家对热力学理论体系的建立做出了重大贡献吗？☺问：你知道目前我国能源、世界能源地位作用及面临什么样的问题吗？☺问：你以前知道热力学第一定律、第二定律吗？有第零定律和第三定律吗？☺问：能举出几个具体的热能与其他形式能量转换的机器吗？学时分配：2学时二、基本知识点1．什么是工程热力学及发展简史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) 制冷热力学的发展简史（参见教材p2）热力学的发展简史,基本上就是热力学与统计力学的发展史,约可分成四个阶段：第一个阶段:17世纪末到19世纪中叶此时期累积了大量的实验与观察的结果,并制造出蒸气机,对于“热（Heat）”的本质展开研究与争论,为热力学的理论建立作好了暖身。

在19世纪前半叶,首先出现了卡诺理论,热机理论(第二定律的前身)和功热互换的原理(第一定律的基础）。

这一阶段的热力学还留在描述热力学的现象上,并未引进任何的数学算式。

第二个阶段:19世纪中到19世纪70年代末此阶段热力学的第一定律和第二定律已完全理论化。

由于功热互换原理建立了热力学第一定律,由第一定律和卡诺理论的结合,导致热力学第二定律的成熟。