华科热力学复习大纲(2015版)

热力学第一定律的能量方程式是否可写成
q u Pv q2 q1 (u 2 u1 ) (w2 w1 )
的形式，为什么？ 答：⑴热力学第一定律的基本表达式是： 过程热量 = 工质的热力学能变化 + 过程功 第一个公式中的Pv并非过程功的正确表达，因此该式是不 成立的； ⑵热量和功过程功都是过程的函数，并非状态的函数，对应 于状态1和2并不存在什么q1、q2和w1、w2；对于过程1-2 并不存在过程热量 和过程功 ，因此第二个公式也是不成 立的。


倘使容器中气体的压力没有改变，试问安装在该容器上的 压力表的读数会改变吗？在绝对压力计算公式
P Pb Pe ( P Pb )； P Pb Pv ( P Pb )


中，当地大气压是否必定是环境大气压? 答：可能会的。因为压力表上的读数为表压力，是工质真 实压力与环境介质压力之差。环境介质压力，譬如大气压 力，是地面以上空气柱的重量所造成的，它随着各地的纬 度、高度和气候条件不同而有所变化，因此，即使工质的 绝对压力不变，表压力和真空度仍有可能变化。 “当地大气压”并非就是环境大气压。准确地说，计算式 中的Pb 应是“当地环境介质”的压力，而不是随便任何 其它意义上的“大气压力”，或被视为不变的“环境大气 压力”。




熵与过程传热量之间的关系（克劳修斯不等式） 不可逆过程熵产的计算（理想气体过程，非等温热传递 过程，非可逆绝热压缩、膨胀） 孤立系熵增原理的应用（求不可逆过程引起的可用能损 失） 特别注意非理想气体的熵变计算问题，例如习题5-19、 5-20、 5-21
热流火用、热力学火用、物流火用和焓火用的计算。 可逆过程最大可用能计算；不可逆过程可用能损失计算


经历一个不可逆过程后，系统能否恢复原来状态？包括系 统和外界的整个系统能否恢复原来状态？ 答：所谓过程不可逆，是指一并完成该过程的逆过程后， 系统和它的外界不可能同时恢复到他们的原来状态，并非 简单地指系统不可能回复到原态。同理，系统经历正、逆 过程后恢复到了原态也并不就意味着过程是可逆的；过程 是否可逆，还得看与之发生过相互作用的所有外界是否也 全都回复到了原来的状态，没有遗留下任何变化。原则上 说来经历一个不可逆过程后系统是可能恢复到原来状态的 ，只是包括系统和外界在内的整个系统则一定不能恢复原 来状态。

焓和热力学能的物理意义（重要）


几种功的联系和区别（重要）


开口系能量方程（重要）


能量方程式的应用（重要，与过程的联系）

第三章：气体热力性质

理想气体

理想气体状态方程

应用及变换形式，注意单位统一，不要忘记质量 各种与过程有关的计算题中用来结合过程方程求未知参数 用比热求热量，适用于纯粹的加热过程或可逆过程的吸热量， 这时定压用定压比热，定容用定容比热，多变用多变比热。 只与温度有关，定温即定热力学能、焓。 状态量，与过程可逆与否无关，仅与初、终态参数有关。 广延量具有可加性。

⑵ 当隔板上有一小孔，气体从A泄漏人B中，若隔板为良 好导热体，A、B两部分气体时刻应有相同的温度，当A、 B两部分气体压力相同时，A、B两部分气体处于热力学平 衡状态，情况像上述作自由膨胀时一样，两部分气体将有 相同的比热力学能，按其容积比分配气体的总热力学能； 若隔板为绝热体，则过程为A对B的充气过程，由于A部分 气体需对进入B的那一部分气体作推进功，充气的结果其 比热力学能将比原来减少，B部分气体的比热力学能则会 比原来升高，最终两部分气体的压力会达到平衡，但A部 分气体的温度将比B部分的低
第2章 思考题

刚性绝热容器中间用隔板分为两部分，A中存 有高压空气，B中保持真空，如图2--11所示。 若将隔板抽去，分析容器中空气的热力学能如 何变化？若隔板上有一小孔，气体泄漏人B中 ，分析A、B两部分压力相同时A、B两部分气 体的比热力学能如何变化？
隔板 A 自由膨胀 B


答: ⑴ 定义容器内的气体为系统，这是一个控 制质量。 由于气体向真空作无阻自由膨胀，不对外 界作功，过程功 ；容器又是绝热的，过程的 热量 ，因此，根据热力学第一定律 ，应有 ， 即容器中气体的总热力学能不变，膨胀后当气 体重新回复到热力学平衡状态时，其比热力学 能亦与原来一样，没有变化；若为理想气体， 则其温度不变。
热力学复习大纲
第一章：基本概念：
热力系
平衡、稳定、均匀
准静态、可逆 过程量、状态量、状态参数 功、热量、熵 p-V图、T-S图 循环、工作系数
第二章 第一定律

热力学第一定律的实质 闭口系及稳态稳流系统的能量方程（重要）


各种计算题都要想到这一点 各种表达式的适用范围（理想气体？实际气体？任意过程？可逆过 程？等等） 焓和热力学能之间的关系及计算方法。 膨胀功、推动功、轴功和技术功 非稳态稳流过程的计算，如习题2-12 例如求透平绝热膨胀过程的出口温度 求换热器吸热量或膨胀机、压缩机作功（什么功？）
第八章 理想气体混合物与湿空气

混合气体


分压力和分容积概念及定律（非同温同压的同种气体混合，没有分压力和 分容积的概念，见教材的例8-2） 混合气体计算

先考虑整个系统的能量方程 通常要求熵变（同温同压不同气体混合必有熵变，同温同压同种气体混合没有 熵变）


湿空气与湿蒸气两回事！！ 基本概念：
第六章 实际气体的性质和热力学 的一般关系式


理想气体用于实际气体的偏差（即压缩因子的 定义） 范德瓦尔对实际气体特性研究的意义。
第七章 水和水蒸气的热力过程

实际气体热力性质

理想气体与实际气体的区别

公式的适用性

一点、二线、三区、五态

水的定压加热过程的P-v图和T-s 会用表分析、计算水蒸气过程（如ppt中的 例题7-2和7-3）
第十二章制冷循环


空气制冷循环（图、计算、分析，回热只要求 概念） 蒸气制冷循环（图、分析）

为什么采用蒸气节流而不采用膨胀机 为什么没有采用逆卡诺循环
第一章思考题

平衡状态与稳定状态有何区别和联系，平衡状 态与均匀状态有何区别和联系? 答：“平衡状态”与“稳定状态”的概念均指 系统的状态不随时间而变化，这是它们的共同 点；但平衡状态要求的是在没有外界作用下保 持不变；而平衡状态则一般指在外界作用下保 持不变，这是它们的区别所在。

理想气体熵变计算式是由可逆过程导出的，这 些计算式是否可用于不可逆过程初、终态的熵 变计算？为什么？
答：可以。熵是状态参数，只要初、终状态相 同，不论经历何种过程工质的熵变应相同，因 此以上4式对理想气体的任何过程都适用。

第4章

对于理想气体的任何一种过程,下列两组公式是否都适用：
u c v (t 2 t1 ) h cp (t 2 t1 ) q u c v (t 2 t1 ) q h cp (t 2 t1 )
压气机


三种压缩过程的比较，理论耗功和实际耗功的 计算。（可逆和不可逆计算公式的区别） 什么功（技术功？过程功？） 两级压缩、中间冷却（最佳压缩比的确定，计 算）
第五章 热力学第二定律

可逆过程的判断和定义 热力学第二定律的表述、实质及数学表达式 卡诺循环的热效率，卡诺定律的重要意义 熵

关键是临界压力比的概念。思考题5. 气体流动的计算（注意滞止参数的确定，出口状态 的判断、喷管形状的确定，出口流速和流量的确定） 理想气体和实际气体的节流过程有什么区别。 绝热节流的特征（不可逆、节流过程前后，气体的 参数变化） 节流的几种功能

绝热节流


第十章 气体动力循环

概念：





③由于理想气体的焓是温度的单值函数，温度相同时其焓相 同，图附二中点3与点2温度相同，因此其焓相同。又因可 逆定压过程的热量等于焓增量，因此图中所示定压线1-3下 面带阴影线部分的面积代表理想气体过程12的焓变化。 作图方法：过点1作定压过程线；过点2作定温线与定压线 交于点3。定压过程13的过程线与横轴s间所夹的面积即为 过程12的焓变化。 ④若1-2过程为不可逆过程，则其热量不能以过程曲线下面 的面积来表示，原则上在T-s图上表示不出来。不过由于热 力学能和焓为状态参数，1、2之间的热力学能和焓的变化 量不因过程1-2的性质而改变，因此热力学能和焓的变化表 示方法仍如前述。

可用能（火用）：


特别注意几点：



遇到判断过程的方向性、过程的可逆与否、过程 （循环）的可能性、参数的可能性等等都用热力学 第二定律的表达式来判断。 遇到求可用能损失，就求孤立系熵增或过程熵产， 然后乘上环境温度。 有关熵的判断题（很多）。 最小耗功（制冷循环）、最大做功（动力循环）均 考虑卡诺循环。
2 1

第3章

在图3-8所示T-s图上任意可逆过程1-2的热量 如何表示？理想气体在1和2状态间的热力学能 变化量、焓变化量如何表示？若1-2经过的是 不可逆过程又如何？
答：①对于可逆过程1-2，过程热量可用过程曲线与横轴s 之间所夹的面积来表示； ②由于理想气体的热力学能是温度的单值函数，温度相同 时其热力学能相同，图附一中点3与点2温度相同，因此其 热力学能相同。又因可逆定容过程的热量等于热力学能增 量，因此图中所示定容线1-3下面带阴影线部分的面积代 表理想气体过程12的热力学能变化。 T T 定容线 定压线 3 3 作图方法：过点1作定容过程线； 2 2 1 1 过点2作定温线与定容线交于点3。 定容过程13的过程线与横轴s间所 s s 图附一 图附二 夹的面积即为过程12的热力学能变化。

答：因为理想气体的热力学能和焓为温度的单值函数，只 要温度变化相同，不论经历任何过程其热力学能和焓的变 化都会相同，因此，所给第一组公式对理想气体的任何过 程都是适用的；但是第二组公式是分别由热力学第一定律 的第一和第二表达式在可逆定容和定压条件下导出，因而 仅分别适用于可逆的定容或定压过程。就该组中的两个公 式的前一段而言适用于任何工质，但对两公式后一段所表 达的关系而言则仅适用于理想气体。
各种循环的构成； P-v图和T-s图； 提高循环热效率的基本方法，回热的基本思路等

比较循环热效率的方法。 计算（重要）：

ห้องสมุดไป่ตู้
理想循环参数点、热效率 实际过程的分析（习题10-11）
第十一章蒸汽动力循环

朗肯循环、再热循环（用表计算及分析，画图） 回热循环（不要求计算，画图要求）

特别注意，采用再热循环的根本目的

饱和湿空气和未饱和湿空气 相对湿度 含湿量 露点温度 干湿球温度


利用饱和水及饱和水蒸汽热力参数表确定露点温度或相对湿度（见教 材例8-4、例8-5、例8-6） 几个基本过程的理解及焓-湿图的应用（通常不考计算题）。
第九章 气体与蒸汽的流动


稳定流动的基本方程 喷管形状的选择

热力学第一定律解析式有时写成下列两种形式： 2 q u q u w 1 Pdv
分别讨论上述两式的适用范围。 答：第一个公式为热力学第一定律的最普遍表达 ，原则上适用于不作宏观运动的一切系统的所有 过程；第二个表达式中由于将过程功表达成 Pdv ，这只是对简单可压缩物质的可逆过程才正确， 因此该公式仅适用于简单可压缩物质的可逆过程 。

比热（只考虑定比热）


热力学能、焓


熵

特别注意并非只与温度有关 三个基本公式，与过程可逆与否无关，状态量 但ds=δq/T或q=∫Tds就只能用于可逆过程 广延量具有可加性。
第四章 气体的热力过程



理想气体热力过程的求解（特别是四个基本过程）： 已知参数求未知参数 热量和功 注意可逆过程和不可逆过程的不同方法。（这一章中的 公式基本上都是由可逆过程推倒出来的。） 作图 判断过程的区间或过程能量交换特点（如思考题6、7） P-v图和T-s图之间的转换，或要求比大小，如思考题9、 10 结合循环，另外考虑如果是实际气体，哪些公式可用，哪 些公式不可用。