现代热力学(王季陶著)PPT模板

汽化和冷凝
一、物质的状态变化
物质的三态在一定的条件 下可以互相转化， 这种集态的变化称为相变
气态→液态→固态 固态→液态→气态
二、. 形式：蒸发和沸腾
三、冷凝
当蒸气受到冷却时，放出热量，由气体变成液 体的过程冷凝包括两个过程：冷却和凝结
液化气体的性质
02热力学基本知识
一、温度
1. 定义：表示物体冷热程度的量度 2. 温标：摄氏温标 tc ℃
华氏温标 tF ℉ 绝对温标 T K
3. 相互关系：
tc = 5/9(tF - 32) tF = 9/5×tc + 32 T = tc + 273.15
二、压力
1. 定义：单位面积上所受的垂直作用力
2. 常用单位：kgf/cm2 Pa kPa MPa bar Psi
atm
3. 相互关系： 1 kgf/cm2 = 9.80665×104 Pa
1KPa=1 ×103 Pa 1bar= 1 ×105 Pa
Pa 1atm= 1.01325 ×105 Pa
1MPa=1×106 Pa 1 Psi=6.895× 103
4. 压力的测量：表压力（Pg）真空（Pv）
绝对压力（P） 当P > B时：P = Pg + B 当P < B时：P = B － Pv
一、饱和
1.饱和状态：在汽化或冷凝过程中，气液两相处 于平衡共存的状态
2.饱和温度：在某一给定压力下，气液两相达到 平衡共存时所对应的温度
二、过冷与过热
1.过冷液体：温度低于其所处压力下对应饱和温 度的液体
2.过热蒸气：温度高于其所处压力下对应饱和温 度的蒸气
3.过热度：过热蒸气温度与其同一压力下饱和温 度之差

辐射传热定义
01
物体通过电磁波的形式向外发射能量，并被其他物体吸收的过
程。
辐射传热特点
02
无需介质，可在真空中传播；传播速度与光速相同；能量传递
与物体温度四次方成正比。
辐射传热应用
03
在太阳能利用、红外测温、远程遥感等领域广泛应用，如太阳
能热水器、红外测温仪等。
复合传热过程简介
复合传热定义
同时包含传导、对流和辐射三种传热方式的热量传递过程。
物质导热性能及其影响因素
导热性能定义
物质传导热量的能力。
影响因素
物质种类、状态、温度、压力等。
导热机制
物质内部微观粒子（如分子、原子、电子等）的热运动引起的热 量传递。
热膨胀现象和规律
热膨胀现象
物体受热后体积增大的现象。
热膨胀规律
物体体积随温度升高而增大，且在一定范围内呈 线性关系。
热膨胀系数
表示物体体积随温度变化的程度，是物质的一种 热学性质。
效率优势
由于闭式循环，工质在循环过程中的损失较小，效率较高。
应用实例
太阳能斯特林发动机、地热发电等。
蒸汽动力循环简介
01
蒸汽动力循环基本原理
利用燃料燃烧产生的高温高压蒸汽推动汽轮机转动，进而驱动发电机发
电。
02
主要设备
锅炉、汽轮机、发电机等。
03
应用领域
火力发电厂、核电站等。
制冷循环原理及效率评估
热量传递方式与机
02
制
传导传热原理及应用
传导传热定义
通过物体内部微观粒子的 热运动，将热量从高温部 分传递到低温部分的过程 。
传导传热原理
物体内部存在温度梯度时 ，热量会自发地从高温区 域流向低温区域，直至达 到热平衡。

热量
热量指的是在热传递过程中传递 的能量，单位是焦耳。热量是能 量转移的过程，表示物体之间热 能传递的多少。
热能和其他形式能量的转换
热能与其他形式能量的转换
热能可以与其他形式的能量相互转换，如机械能、电能和化学能等。热力学第 一定律指出，能量不能凭空产生也不能凭空消失，只能从一种形式转化为另一 种形式。
研究环境中的热力学过程和能量 转换规律，为环境保护提供理论
支持。
THANKS
感谢您的观看
恒。
推导过程中涉及到的概念和原理 还包括：热量、温度、功等。
热力学第一定律的应用
01
02
03
应用领域
热力学第一定律在能源、 化工、环境、航空航天等 领域都有广泛的应用。
具体应用
如燃烧过程、蒸汽机工作 原理、制冷技术等都遵循 热力学第一定律，即能量 的转换与守恒。
注意事项
在实际应用中，需要考虑 到能量的损失和效率问题 ，以及如何提高能量的利 用率。
02
通过分析分子运动和热传导等现 象，我们可以推导出热力学第二 定律，它限制了热量自发地从低 温物体传到高温物体的可能性。
热力学第二定律的应用
热力学第二定律在能源利用、制 冷技术、空调等领域有广泛应用
。
它指导我们如何更有效地利用能 源，例如在发电站中，通过提高 蒸汽机的效率来减少热量损失，
从而提高发电效率。
制冷技术
制冷技术是热力学的另一个重要应用领域，如空调、冰箱和工业制冷等
。制冷技术利用物质的相变和热力学原理实现物体的冷却和温度控制。
03
化工生产
化工生产中许多工艺过程都涉及到热力学原理，如蒸馏、萃取、结晶和
化学反应等。了解和掌握热力学原理有助于优化化工生产过程，提高产

18
绝热过程和多方过程
绝热过程
系统与外界无热量交换，内能变化只由做功引起。
多方过程
系统状态变化遵循一定的规律，如压强与体积的特定关系，可用于描述某些实 际过程。
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循环过程与热机效率
循环过程
系统经历一系列状态变化后回到初始状态，完成一个循环。
热机效率
热机从高温热源吸收的热量与向低温热源放出的热量之差与吸收的热量之比，反映了热机的性能。
15
热力学函数的计算与应用
热力学函数的计算
根据系统的状态方程和状态参量，可以计算各种热力学函数的值。此外，还可以通过实验测量某些热 力学函数的值。
热力学函数的应用
热力学函数在能源、环境、材料等领域有广泛应用。例如，利用热力学函数可以评估能源利用效率、 预测材料性能、优化工艺过程等。同时，热力学函数也为理解自然现象和生命过程提供了重要工具。
未来趋势
03
关注非平衡态热力学、微观热力学等领域的研究，探索新的理
论和应用。
5
本课程的学习目标和方法
学习目标
掌握热力学基本概念、定律和理论，了解热力学在各 个领域的应用。
学习方法
理论学习与实验相结合，注重理解和应用热力学原理 。
学习建议
多做习题，加强理解和记忆；关注热力学前沿动态， 拓宽知识面。
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铁磁物质的居里点转变。
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相平衡条件与相图分析
相平衡条件
多相系统中各相之间达到动态平衡的条 件，包括热平衡、力平衡和化学平衡。
单组分系统相图
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如水的P-T相图，展示了水的固、液 、气三相在不同温度和压力下的平衡

热力学基础PPT课件
REPORTING
目录
• 热力学基本概念与定律 • 热力学过程与循环 • 热力学第二定律与熵增原理 • 理想气体状态方程及应用 • 热力学在能源利用和环境保护中应用
PART 01
热力学基本概念与定律
REPORTING
热力学系统及其分类
孤立系统
与外界没有物质和能量交换的系统。
一切实际过程都是不可逆过程。
热力学温标及其特点
热力学温标 热力学温标是由热力学第二定律引出的与测温物质无关的理想温标。
热力学温度T与摄氏温度t的关系为：T=t+273.15K。
热力学温标及其特点
01
02
03
04
热力学温标的特点
热力学温标的零点为绝对零度 ，即-273.15℃。
热力学温标与测温物质的性质 无关，因此更为客观和准确。
01
可逆过程
02
系统经过某一过程从状态1变到状态2后，如果能使系统 和环境都完全复原，则这样的过程称为可逆过程。
03
可逆过程是一种理想化的抽象过程，实际上并不存在。
04
不可逆过程
05
系统经过某一过程从状态1变到状态2后，无论采用何种 方法都不能使系统和环境都完全复原，则这样的过程称为 不可逆过程。
06
PART 03
热力学第二定律与熵增原 理
REPORTING
热力学第二定律表述及意义
热力学第二定律的两种表述
01
04
热力学第二定律的意义
克劳修斯表述：热量不能自发地从低温物 体传到高温物体。
02
05
揭示了自然界中宏观过程的方向性。
开尔文表述：不可能从单一热源取热，使 之完全变为有用功而不产生其他影响。

SS(T,p) dS(T S)pdT(Sp)Tdp
dHTdSVdp
T( T S)pdTT( S p)TdpVdp
S
S
T(T)pdT [T(p)TV]dp
S
V
T(T)pd T[T(T)pV]dp
15
比较，得定压热容量：
Cp
H (T)p
S T(T)p
焓态方程：
H S
V
(p)TT(p)TV T(T)pV
TdS
VdP
dF 正方向为正,反方向为
负).
SdT
PdV
dG SdT VdP
9
(2) 8个偏导数的记忆
• 规律:特性函数对 某个独立变量的 偏导数(此时另一 独立变量固定不 变,做下标)等于该 独立变量直线所 指的参数(正方向 为正,反方向为负).
T
(
h S
)
P
T
(U S
)V (u y)x(y x
)
y
(
u x
)
y
3.若系统只有体积变化功，则在等温等容过程中，系统的自由能永 不增加。可逆过程自由能不变，不可逆过程自由能减小，当自由 能减小到最小值时，等温等容系统达到平衡态。
F0
3
二.吉布斯函数 1.对于等温等压条件，由1.16.2，有
SBSAUBU TAWUBUApT (VBVA)W 1
U A T A p S A U V B T B p S B V W 1
5
三.状态函数的全微分
dUTdSpdV
UU(S,V)
由 HUpV dHdU Vdppd VTdSVdpHH(S,p)
由 FUT,S dFdU TdSSdTSdTpdVFF(T,p)

四冲程高速柴油机的理想化
1. 工质
p3 4
定比热理想气体
工质数量不变
2
P-V图p-v图
2’
2. 0—1和1’ —0抵消 开口闭口循环
3. 燃烧外界加热
p0 0
5 1’
1
4. 排气向外界放热
V
5. 多变绝热
6. 不可逆可逆
理想混合加热循环（萨巴德循环）
分析循环吸热量，放热量，热效率和功量
p
3
4
T
4 3
1
2’ 喷柴油
V
2 开始燃烧
2—3 迅速燃烧，近似 V
p↑5~9MPa
四冲程高速柴油机工作过程
3—4 边喷油，边膨胀
p3 4
近似 p 膨胀
t4可达1700~1800℃
2 2’
4 停止喷柴油
5
4—5 多变膨胀
p0
1’
p5=0.3~0.5MPa
0
1
t5500℃
V
5—1’ 开阀排气， V 降压
1’—0 活塞推排气,完成循环
p 3
T
3
2
2
4
4
1
1
v
s
定容加热循环的计算Βιβλιοθήκη 吸热量T3
q1cvT3T2
放热量(取绝对值）
2
4
q2cvT4T1
1
热效率
s
t
wq1q21q21T 4T 1
q1 q1
q1 T 3T 2
定容加热循环的计算
热效率
T
t
1 T4 T3
T1 T2
1
T1
T4 T1
T2
T3 T2

解： Qab
CV
( Tb
Ta
)
5 2
8.31( 400
300 )
2080( J
)
Qbc
RTb
ln
Vc Vb
8.31 400 ln2
2326.8( J )
Qcd CV ( Td Tc ) 2080( J )
Qda
RTd
ln
Va Vd
8.31 300 ln 1 2
1745.1(J)
5
总吸热
所进行的讨论不仅适合于蒸汽机，而且可以应用于一
切可以想象的热机，不管它们用的什么物质，也不管
它们如何动作”
－－－卡诺
14
1. 研究循环过程的理想模型——卡诺循环
思考： 试设想最简单的循环模型
P
P
等温线
等温线
V
V
0
0
是否最简单？ 要无穷多个热源才能得以实现， 循环图形的外形简单，实际过程复杂。
怎样才简单？ 热源最少。
从高温热源吸热 Q1
（可能不止一个）
代价
向低温热源放热
Q2
（可能不止一个）
对外做功 A净 Q净 Q1 Q2
效果
热机效率:
A净 Q1 Q2 1 Q2
Q吸
Q1
Q1
4
例一. 1mol 双原子分子理想气体如图循环 ？
注意是 T-V 图 斯特林循环
Tbc 400K, Tad 300K
1 2 dp 0
M
Q吸 C p ( T2 T1 )
2 3 dQ 0 T2 p2 1 T3 p1 1
3 4 dp 0
4 1 dQ 0
M
Q放 C p ( T4 T3 )

1、定义：
在不受外界影响的条件下（重力场除 外），如果系统的状态参数不随时间变化， 则该系统处于平衡状态。
A system in equilibrium experiences no changes when it is isolated from it surroundings.
Many types of Equilibrium
常用单位Units：
1 kPa = 103 Pa
1bar = 105 Pa
1 MPa = 106 Pa
1 atm = 760 mmHg = 1.013105 Pa
1 mmHg = 133.3 Pa 1 at = 1 kgf/cm2 = 9.80665104 Pa
压力p测量
绝对压力与环境压力的相对值 ——相对压力
工业或一般科研测量：压力传感器
Pressure transducers Piezoelectric effect
§1-3 基本状态参数
Basic state properties
压力 p、温度 T、比容 v （容易测量）
2、温度 T ( Temperature )
温度T 的一般定义
传统：冷热程度的度量。感觉，导热，热容量 微观：衡量分子平均动能的量度
pe
p
pv
pb
p
环境压力与大气压力
环境压力Environmental pressure
指压力表所处环境
大气压力 Atmospheric pressure
barometric
注意：
环境压力一般为 barometer h
大气压，但不一定。 见习题1－7
大气压力Atmospheric pressure
2、力平衡Mechanical equilibrium : if there is no change in pressure at

有足够时间恢复新平衡 准静态过程
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准平衡过程的实质
温差
温差
压差
压差
平衡点1
平衡点2
平衡点3
不平衡
不平衡
压差作用下的准平衡
p (p e x F A )t 0或 p 者 p e x F A t
温差作用下的准平衡
T ( T T e) x 0 或 tT T e 者 xt
• 边界：
系统与外界的分界面（线）。
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精选ppt课件2021
6
三、热力系分类
１、 按系统与外界质量交换 闭口系（控制质量CM） —没有质量越过边界
开口系（控制体积CV） —通过边界与外界有质量交换
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精选ppt课件2021
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２. 按能量交换
绝热系— 与外界无热量交换;
孤立系— 与外界无任何形式的质能交换。
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1-5工质的状态变化过程
准平衡过程的定义
若过程进行得相对缓慢，工质在平衡被破坏后 自动恢复平衡所需的时间，即所谓弛豫时间又很 短，工质有足够的时间来恢复平衡，随时都不致 显著偏离平衡状态，那么这样的过程就叫做准平 衡过程。
破坏平衡所需时间
恢复平衡所需时间
（外部作用时间） >> （驰豫时间）
平衡的本质：
不存在不平衡势差，即同时处于热平衡、力 平衡、相平衡和化学平衡。
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15
平衡与稳定
稳定：参数不随时间变化
稳定但存在不平衡势差 去掉外界影响，则状态 变化
稳定不一定平衡，但平衡一定稳定
精选ppt课1件62021
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