工程热力学基本概念
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工程热力学大总结'…第一章基本概念1.基本概念热力系统:用界面将所要研究的对象与周围环境分隔开来,这种人为分隔的研究对象,称为热力系统,简称系统。
边界:分隔系统与外界的分界面,称为边界。
外界:边界以外与系统相互作用的物体,称为外界或环境。
闭口系统:没有物质穿过边界的系统称为闭口系统,也称控制质量。
)开口系统:有物质流穿过边界的系统称为开口系统,又称控制体积,简称控制体,其界面称为控制界面。
绝热系统:系统与外界之间没有热量传递,称为绝热系统。
孤立系统:系统与外界之间不发生任何能量传递和物质交换,称为孤立系统。
单相系:系统中工质的物理、化学性质都均匀一致的系统称为单相系。
复相系:由两个相以上组成的系统称为复相系,如固、液、气组成的三相系统。
单元系:由一种化学成分组成的系统称为单元系。
多元系:由两种以上不同化学成分组成的系统称为多元系。
}均匀系:成分和相在整个系统空间呈均匀分布的为均匀系。
非均匀系:成分和相在整个系统空间呈非均匀分布,称非均匀系。
热力状态:系统中某瞬间表现的工质热力性质的总状况,称为工质的热力状态,简称为状态。
平衡状态:系统在不受外界影响的条件下,如果宏观热力性质不随时间而变化,系统内外同时建立了热的和力的平衡,这时系统的状态称为热力平衡状态,简称为平衡状态。
状态参数:描述工质状态特性的各种物理量称为工质的状态参数。
如温度(T)、压力(P)、比容(υ)或密度(ρ)、内能(u)、焓(h)、熵(s)、自由能(f)、自由焓(g)等。
基本状态参数:在工质的状态参数中,其中温度、压力、比容或密度可以直接或间接地用仪表测量出来,称为基本状态参数。
温度:是描述系统热力平衡状况时冷热程度的物理量,其物理实质是物质内部大量微观分子热运动的强弱程度的宏观反映。
:热力学第零定律:如两个物体分别和第三个物体处于热平衡,则它们彼此之间也必然处于热平衡。
压力:垂直作用于器壁单位面积上的力,称为压力,也称压强。
工程热力学基本概念及重要公式1.热力学系统和热力学过程:热力学系统是指一定空间区域内被观察的物质或物体,它可以是一个封闭系统、开放系统或隔离系统。
热力学过程是指系统经历的状态变化过程,可以分为等温过程、绝热过程、等容过程和等焓过程等。
2.热力学第一定律:热力学第一定律是能量守恒定律在热力学中的表述,即能量守恒原则。
它可以表示为:ΔU=Q-W,其中ΔU表示系统内能的变化,Q表示系统吸收的热量,W表示系统对外做功。
该定律说明了系统内能的变化等于系统吸收的热量减去系统对外做的功。
3.热力学第二定律:热力学第二定律是热力学中的基本定律之一,也被称为熵增定律。
它可以表述为系统总熵永不减小,即所有自然界的过程和现象都遵循熵增的趋势。
根据熵的定义,dS≥Q/T,其中dS表示系统熵的增量,Q表示吸收的热量,T表示温度。
这个公式说明了系统的熵增量等于吸收的热量除以温度。
4.等温过程和绝热过程:在等温过程中,系统与外界保持温度不变,即温度恒定。
根据理想气体状态方程,PV=常数,即在等温过程中,气体的压强与体积呈反比关系。
在绝热过程中,系统与外界在热量交换上完全隔绝,即吸收或放出的热量为零。
根据理想气体状态方程,PV^γ=常数,其中γ为绝热指数,指的是在绝热过程中,气体压强与体积的幂指数之积的常数。
5.卡诺循环:卡诺循环是热力学中一种完美的热机循环,它由两个等温过程和两个绝热过程组成。
卡诺循环是理想的热机循环,它在可逆过程中实现了最大的功效率。
卡诺循环的功效率可表示为η=(T1-T2)/T1,其中T1表示高温热源的温度,T2表示低温热源的温度。
6.热力学第三定律:热力学第三定律是热力学中的基本定律之一,它表明在温度等于绝对零度时,所有系统的熵都将趋于零。
这个定律的提出为研究低温物理学和凝聚态物理学提供了重要的基础。
这些是工程热力学中的一些基本概念和重要公式。
工程热力学作为能源工程和热力工程等领域的基础学科,对于能量转换和热力设备的设计与运行具有重要作用。
工程热力学基本概念1.基本概念热力系统:用界面将所要研究的对象与周围环境分隔开来,这种人为分隔的研究对象,称之热力系统,简称系统。
边界:分隔系统与外界的分界面,称之边界。
外界:边界以外与系统相互作用的物体,称之外界或者环境。
闭口系统:没有物质穿过边界的系统称之闭口系统,也称操纵质量。
开口系统:有物质流穿过边界的系统称之开口系统,又称操纵体积,简称操纵体,其界面称之操纵界面。
绝热系统:系统与外界之间没有热量传递,称之绝热系统。
孤立系统:系统与外界之间不发生任何能量传递与物质交换,称之孤立系统。
单相系:系统中工质的物理、化学性质都均匀一致的系统称之单相系。
复相系:由两个相以上构成的系统称之复相系,如固、液、气构成的三相系统。
单元系:由一种化学成分构成的系统称之单元系。
多元系:由两种以上不一致化学成分构成的系统称之多元系。
均匀系:成分与相在整个系统空间呈均匀分布的为均匀系。
非均匀系:成分与相在整个系统空间呈非均匀分布,称非均匀系。
热力状态:系统中某瞬间表现的工质热力性质的总状况,称之工质的热力状态,简称之状态。
平衡状态:系统在不受外界影响的条件下,假如宏观热力性质不随时间而变化,系统内外同时建立了热的与力的平衡,这时系统的状态称之热力平衡状态,简称之平衡状态。
状态参数:描述工质状态特性的各类物理量称之工质的状态参数。
如温度(T)、压力(P)、比容(υ)或者密度(ρ)、内能(u)、焓(h)、熵(s)、自由能(f)、自由焓(g)等。
基本状态参数:在工质的状态参数中,其中温度、压力、比容或者密度能够直接或者间接地用仪表测量出来,称之基本状态参数。
温度:是描述系统热力平衡状况时冷热程度的物理量,其物理实质是物质内部大量微观分子热运动的强弱程度的宏观反映。
热力学第零定律:如两个物体分别与第三个物体处于热平衡,则它们彼此之间也必定处于热平衡。
压力:垂直作用于器壁单位面积上的力,称之压力,也称压强。
相对压力:相关于大气环境所测得的压力。
工质:实现热能和机械能之间转换的媒介物质。
系统:热设备中分离出来作为热力学研究对象的物体。
状态参数:描述系统宏观特性的物理量。
热力学平衡态:在无外界影响的条件下,如果系统的状态不随时间发生变化,则系统所处的状态称为热力学平衡态。
压力:系统表面单位面积上的垂直作用力.温度:反映物体冷热程度的物理量。
温标:温度的数值表示法。
状态公理:对于一定组元的闭口系统,当其处于平衡状态时,可以用与该系统有关的准静态功形式的数量n加上一个象征传热方式的独立状态参数,即(n+1)个独立状态参数来确定.热力过程:系统从初始平衡态到终了平衡态所经历的全部状态。
准静态过程:如过程进行的足够缓慢,则封闭系统经历的每一中间状态足够接近平衡态,这样的过程称为准静态过程。
可逆过程:系统经历一个过程后如果系统和外界都能恢复到各自的初态,这样的过程称为可逆过程。
无任何不可逆因素的准静态过程是可逆过程.循环:工质从初态出发,经过一系列过程有回到初态,这种闭合的过程称为循环.可逆循环:全由可逆过程粘组成的循环。
不可逆循环:含有不可逆过程的循环.第二章热力学能:物质分子运动具有的平均动能和分子间相互作用而具有的分子势能称为物质的热力学能.体积功:工质体积改变所做的功。
热量:除功以外,通过系统边界和外界之间传递的能量。
焓:引进或排出工质输入或输出系统的总能量。
技术功:工程技术上将可以直接利用的动能差、位能差和轴功三项之和称为技术功。
功:物质间通过宏观运动发生相互作用传递的能量。
轴功:外界通过旋转轴对流动工质所做的功。
流动功:外界对流入系统工质所做的功。
热力学第二定律:克劳修斯说法:不可能使热量从低温物体传到高温物体而不引起其他变化.开尔文说法:不可能从单一热源吸热使之完全转化为有用功而不引起其他变化.卡诺循环:两热源间的可逆循环,由定温吸热、绝热膨胀、定温放热、绝热压缩四个可逆过程组成。
卡诺定理:在温度为T1的高温热源和温度为T2的低温热源之间工作的一切可逆热机,其热效率相等,与工质的性质无关;在温度为T1的高温热源和温度为T2的低温热源之间工作的热机循环,以卡诺循环的热效率为最高.熵:沿可逆过程的克劳修斯积分,与路径无关,由初、终状态决定。
工程热力学知识点总结工程热力学知识点总结1. 热力学基本概念热力学是研究能量转化和能量传递规律的学科,它关注系统的宏观性质和变化。
热力学的基本概念包括系统、界面、过程、平衡状态、状态方程等。
2. 热力学第一定律热力学第一定律是能量守恒的表述,它表示能量的增量等于传热和做功的总和。
数学表达式为ΔU = Q - W,其中ΔU表示系统内能的变化,Q表示热的传递,W表示外界对系统做功。
3. 热力学第二定律热力学第二定律描述了自然界中存在的一种过程的不可逆性,即熵增原理。
它指出孤立系统的熵总是增加或保持不变,不会减少。
熵增原理对热能转化和能量传递的方向提供了限制。
4. 热力学循环热力学循环是一系列热力学过程组成的闭合路径,通过这个路径,系统经历一系列状态变化,最终回到初始状态。
常见的热力学循环有卡诺循环、斯特林循环等。
5. 热力学性质热力学性质是用来描述物质宏观状态的物理量,常用的热力学性质包括温度、压力、内能、焓、熵等。
它们与热力学过程和相变有着密切的关系。
6. 热力学方程热力学方程是用来描述物质宏观状态的数学关系。
常见的热力学方程有状态方程(如理想气体状态方程)、焓的变化方程、熵的变化方程等。
这些方程对于分析和计算热力学过程非常重要。
7. 理想气体理想气体是热力学中一种理想的气体模型。
在理想气体状态方程中,气体的压力、体积和温度之间满足理想气体方程。
理想气体模型对于理解和研究气体性质和行为非常有用。
8. 发动机热力学循环发动机热力学循环是指内燃机和外燃机中进行热能转换的一系列过程。
常见的发动机热力学循环有奥托循环、迪塞尔循环等。
通过研究发动机热力学循环,可以优化发动机的效率和性能。
9. 相变热力学相变热力学研究物质由一种相态转变为另一种相态的过程。
相变热力学包括液体-气体相变、固体-液体相变、固体-气体相变等。
了解相变热力学对于理解物质的性质和行为具有重要意义。
总结:工程热力学是研究能量转化和能量传递规律的学科,它关注系统的宏观性质和变化。
工程热力学基本概念及重要公式1.系统与环境在工程热力学中,系统是指研究的对象或我们感兴趣的部分。
环境则是系统以外的其他部分。
系统和环境之间可以通过物质和能量的交换进行相互作用。
2.状态与平衡系统的状态由一组可测量的性质(如温度、压强、体积等)确定。
当系统中各种性质不发生任何变化时,系统处于平衡状态。
在平衡状态下,系统的能量转化不会引起热量或功的流动。
3.热力学函数热力学函数是描述热力学性质的函数,包括熵、焓和自由能等。
它们与系统的状态相对应,可以通过测量一些物理量来计算。
4.热力学第一定律热力学第一定律是能量守恒定律在系统中的应用。
根据这一定律,系统的内能增加等于系统吸收的热量加上对外做的功。
ΔU=Q-W其中,ΔU表示系统内能的变化,Q表示系统从环境吸收的热量,W 表示系统对外做的功。
5.热力学第二定律热力学第二定律主要研究热量的传递和能量转化中的不可逆性。
根据热力学第二定律,热量只能从高温区传递到低温区,不会自发地从低温区传递到高温区。
6.热力学第二定律的两种表述热力学第二定律有两种表述方式:卡诺定理和熵增定理。
卡诺定理:任何工作在热源和冷源之间的热机,其效率都不会超过卡诺效率,即:η=1-Tc/Th其中,η表示热机的效率,Tc表示冷源的温度,Th表示热源的温度。
熵增定理:封闭系统的熵不会减少,只能增加或保持不变。
在一个孤立系统中,熵增是不可逆过程的一个特征。
7.热力学循环热力学循环是指一系列热力学过程的组合,最终系统回到起始状态。
常见的热力学循环包括卡诺循环、斯特林循环和布雷顿循环等。
8.其他重要公式除了上述公式外,工程热力学还有一些重要的公式,如:热量传递公式:Q=m*c*ΔT其中,Q表示热量,m表示物体的质量,c表示物体的比热容,ΔT表示温度的变化。
功的公式:W = F * d * cosθ其中,W表示功,F表示力,d表示位移,θ表示力的方向与位移方向的夹角。
气体状态方程:PV=nRT其中,P表示压强,V表示体积,n表示物质的摩尔数,R为气体常数,T表示温度。