工程热力学课程重点难点

《工程热力学》教案能源与动力工程学院邓巧林2010年2月一、课程基本描述课程名称：工程热力学英文译名：Engineering Thermodynamics总学时数：40 讲课学时：40 实验学时：0授课对象：热能与动力工程专业、建筑环境与设备工程专业本科生课程要求：必修分类：专业（学科）基础课开课时间：第四学期先修课：高等数学、大学物理、理论力学、材料力学、工程流体力学二、课程教学定位1. 本课程在专业课程体系中的定位工程热力学是研究物质的热力性质、热能与其它能量之间相互转换的一门工程基础理论学科，其内涵丰富、概念抽象、公式数量多、联系工程实际范围广，是热能与动力工程和建筑环境与设备工程专业四年制本科的一门重要的专业基础课。

热能与动力工程专业所研究的问题：如燃料燃烧、能量转换、火力发电、内燃机动力装置、燃气轮机装置等，建筑环境与设备工程专业所研究解决的问题:如采暖、空调，热源、冷源,以及建筑物的温度、湿度等问题的调节与控制,都要以热力学物理模型研究为基础。

因此学生掌握工程热力学课程基本理论，直接影响其专业水平，对今后从事科学研究、工程应用及管理工作都非常重要。

工程热力学作为有百年历史的老学科，早已自成体系,目前全国约有30多个专业开设该课程，同型专业开设工程热力学课程的目的是一致的：即应用热力学的基本概念、基本定律和工质的热力性质，对各种类型热工设备或热力系统的热工过程进行分析计算，以寻求提高热能利用率和节能的有效途径。

所不同的是，能源动力类专业的研究对象主要是热能与机械能的转换，它是后续汽轮机原理、热力发电厂、锅炉原理、燃气轮机原理、燃气蒸汽联合循环发电技术、燃烧理论与技术、火电厂节能原理与技术、核能发电技术等课程的基础；而建筑环境与设备专业，其研究对象主要是热能的直接利用，一方面集中供热、供暖的热源，常取自热电联产，空调的冷源来自制冷装置，这些要涉及热与功的转换；而另一方面湿空气、燃气、制冷剂、溶液等的热力性质，是后续供热、供燃气、通风与空调工程课程必须要用到的。

第1章基本概念1．1 本章基本要求深刻理解热力系统、外界、热力平衡状态、准静态过程、可逆过程、热力循环的概念，掌握温度、压力、比容的物理意义，掌握状态参数的特点。

1．2 本章难点1．热力系统概念，它与环境的相互作用，三种分类方法及其特点，以及它们之间的相互关系。

2．引入准静态过程和可逆过程的必要性，以及它们在实际应用时的条件。

3．系统的选择取决于研究目的与任务，随边界而定，具有随意性。

选取不当将不便于分析。

选定系统后需要精心确定系统与外界之间的各种相互作用以及系统本身能量的变化,否则很难获得正确的结论。

4．稳定状态与平衡状态的区分：稳定状态时状态参数虽然不随时间改变，但是靠外界影响来的。

平衡状态是系统不受外界影响时，参数不随时间变化的状态。

二者既有所区别，又有联系。

平衡必稳定,稳定未必平衡。

5．注意状态参数的特性及状态参数与过程参数的区别。

名词解释闭口系统、开口系统、绝热系统、孤立系统、热力平衡状态、准静态过程、可逆过程、热力循环第2章理想气体的性质2.1 本章基本要求熟练掌握理想气体状态方程的各种表述形式，并能熟练应用理想气体状态方程及理想气体定值比热进行各种热力计算。

并掌握理想气体平均比热的概念和计算方法。

理解混合气体性质，掌握混合气体分压力、分容积的概念。

2.2 本章难点1．运用理想气体状态方程确定气体的数量和体积等，需特别注意有关物理量的含义及单位的选取。

2．考虑比热随温度变化后，产生了多种计算理想气体热力参数变化量的方法，要熟练地掌握和运用这些方法，必须多加练习才能达到目的。

3．在非定值比热情况下,理想气体内能、焓变化量的计算方法，理想混合气体的分量表示法，理想混合气体相对分子质量和气体常数的计算 2.5 自测题一、是非题1．当某一过程完成后,如系统能沿原路线反向进行回复到初态,则上述过程称为可逆过程。

( )2．只有可逆过程才能在p-v 图上描述过程进行轨迹。

( )3．可逆过程一定是准静态过程,而准静态过程不一定是可逆过程。

《工程热力学》课程教学大纲一．课程的地位、作用和任务本课程是研究物质的热力性质、热能与其它能量之间相互转换的一门工程基础理论学科，是采暖与通风空调专业的主要技术基础课程之一。

本课程为专业基础课，主要用于提高学生热工基础理论水平，培养学生具备分析和处理热工问题的抽象能力和逻辑思维能力。

为学生今后的专业学习储备必要的基础知识，同时训练学生在实际工程中的理论联系实际的能力。

通过对本门课程的学习，使学生掌握有关物质热力性质、热能有效利用以及热能与其它能量转换的基本规律，并能正确运用这些规律进行各种热工过程和热力循环的分析计算。

此外本课程在有关计算技能和实践技能方面也使学生得到一定的锻炼。

二．教学内容和教学要求（一．）绪论1．掌握工程热力学的学习任务、学习方法以及应注意的问题。

2．理解能源的组成以及各种能源之间的转换途径。

3．了解几种热能转换装置的工作过程（二．）基本概念1．掌握工程热力学中的一些基本术语和概念：热力系统、平衡状态、准静态过程、可逆过程2．掌握状态参数的特征，基本状态参数p、v、T的定义和单位等；绝对压力和相对压力的计算；几种温标间的相互换算。

掌握热量和功量过程量的特征，并会用系统的状态参数对可逆过程的热量、功量进行计算。

3．理解热力循环的概念，了解正、逆热力循环的工作系数的计算方法。

（三．）理想气体性质1．熟练掌握并正确应用理想气体状态方程式，应用定值比热计算过程热量。

2．理解比热的物理意义、定压比热与定容比热之间的关系；理解混合气体性质。

3．了解真实比热与平均比热的概念、实际气体状态方程。

（四．）热力学第一定律1．掌握热量、储存能、功的概念；内能、焓的物理意义。

2．熟练应用热力学第一定律解题。

牢固掌握闭口系统的热力学第一定律解析式及开口系统稳定流动能量方程式在不同场合的具体应用以及它们之间的内在联系，也应掌握充气和放气过程的计算。

3．理解膨胀功、轴功、技术功、流动功的联系与区别。

（五．）理想气体热力过程及气体压缩1．掌握定容、定压、定温、绝热、多变过程中状态参数p、v、t；Δu、Δh、Δs的计算，过程量Q、W的计算，以及上述过程在p-v、t-s图上的表示。

《工程热力学》课程教案*＊＊本课程教材及主要参考书目教材:沈维道、蒋智敏、童钧耕编，工程热力学（第三版),高等教育出版社，2001。

6手册：严家騄、余晓福著，水和水蒸气热力性质图表，高等教育出版社，1995。

5 实验指导书：华北电力大学动力系编，热力实验指导书，2001参考书：曾丹苓、敖越、张新铭、刘朝编，工程热力学（第三版），高等教育出版社，2002.12王加璇等编著,工程热力学，华北电力大学,1992年。

朱明善、刘颖、林兆庄、彭晓峰合编，工程热力学,清华大学出版,1995年。

曾丹苓等编著，工程热力学（第一版），高教出版社，2002年全美经典学习指导系列，［美]M。

C. 波特尔、C.W. 萨默顿著郭航、孙嗣莹等译,工程热力学,科学出版社,2002年。

何雅玲编,工程热力学精要分析及典型题精解，西安交通大学出版社，2000。

4概论（2学时）1. 教学目标及基本要求从人类用能的历史和能量转换装置的实例中认识理解:热能利用的广泛性和特殊性；工程热力学的研究内容和研究方法；本课程在专业学习中的地位；本课程与后续专业课程乃至专业培养目标的关系.2。

各节教学内容及学时分配0-1 热能及其利用（0.5学时）0-2 热力学及其发展简史（0。

5学时）0—3 能量转换装置的工作过程（0.2学时）0-4 工程热力学研究的对象及主要内容（0.8学时)3。

重点难点工程热力学的主要研究内容；研究内容与本课程四大部分（特别是前三大部分）之联系；工程热力学的研究方法4. 教学内容的深化和拓宽热力学基本定律的建立；热力学各分支;本课程与传热学、流体力学等课程各自的任务及联系；有关工程热力学及其应用的网上资源。

5。

教学方式讲授，讨论，视频片段6。

教学过程中应注意的问题特别注意：本课程作为热能与动力工程专业学生进入专业学习的第一门课程（专业基础课）,要引导学生的学习兴趣和热情。

另，用例应尽量采用较新的事实和数据。

7. 思考题和习题思考题：工程热力学的宏观研究方法与微观方法的比较作业：（短文，一、二页即可）网络文献综述——能源利用与工程热力学8。

工程热力学课程教学大纲（装控专业适用）（参考学时：48学时）一课程地位、作用和任务工程热力学是一门专业技术基础课，其任务是培养学生运用热力学的定律、定理及有关的理论知识，对热力过程进行热力学分析的能力；初步掌握工程设计与研究中获取物性数据，对热力过程进行有关计算的方法。

为学习后续课程及毕业后参加实际工作奠定基础。

本课程的重点及要求：（１）掌握工程热力学中的基本概念及基本定律。

（２）掌握过程和循环的分析研究及计算方法，特别是热能转化为机械能是由工质的吸热、膨胀、排热等状态变化过程实现的。

（３）掌握常用工质的性质，因为工质对过程状态变化过程有着极重要的影响。

（４）了解动力循环、制冷循环、热泵循环等常见热力循环的热力过程。

二理论教学的基本要求１．绪论1.1热能及其利用1.2热力工程及热力学发展简史1.3工程热力学的研究对象及主要内容及热力学的研究方法２．基本概念2.1掌握工程热力学中的一些基本术语和概念：热力系、平衡态、准平衡过程、可逆过程等。

2.2掌握状态参数的特征，基本状态参数p、v、T的定义和单位等。

掌握热量和功量过程量的特征，并会用系统的状态参数对可逆过程的热量、功量进行计算。

2.3了解工程热力学分析问题的特点、方法和步骤。

３．热力学第一定律3.1深入理解热力学第一定律的实质，熟练掌握热力学第一定律及其表达式。

能够正确、灵活地应用热力学第一定律表达式来分析计算工程实际中的有关问题。

3.2掌握能量、储存能、热力学能、总能的概念。

3.3掌握体积变化功、推动功、轴功和技术功的要领及计算式。

3.4注意焓的引出及其定义式。

4．理想气体的性质4.1熟练掌握并正确应用理想气体状态方程式。

4.2正确理解理想气体比热容的概念；熟练掌握和正确应用定值比热容、平均比热容来计算过程热量，以及计算理想气体热力学能、焓和熵的变化。

5．理想气体的热力过程5.1熟练掌握5种基本过程（定容过程、定压过程、定温过程、绝热过程及多变过程）的初终态基本状态参数p、v、T之间的关系。

化学化工系教案课程名称：工程热力学总学时数：72 学时讲授时数：72学时实践（实验、技能、上机等）时数：0学时授课班级：主讲教师：使用教材：大连理工大学《工程热力学》毕明树《工程热力学》课程教案说明：1、授课类型：指理论课，实验课，实践课，技能课，习题课等；2、教学方法：指讲授、讨论、示教、指导等；3、教学手段：指板书、多媒体、网络、模型、挂图音像等教学工具；4、首次开课的青年教师的教案应由导师审核；5、讲稿内容附后。

绪论(2学时)一、基本知识1．什么是工程热力学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2．能源的地位与作用及我国能源面临的主要问题3. 热能及其利用（1）.热能：能量的一种形式（2）.来源：一次能源：以自然形式存在，可利用的能源。

如风能,水力能,太阳能、地热能、化学能和核能等。

二次能源：由一次能源转换而来的能源，如机械能、机械能等。

（3）.利用形式：直接利用：将热能利用来直接加热物体。

如烘干、采暖、熔炼(能源消耗比例大)间接利用：各种热能动力装置，将热能转换成机械能或者再转换成电能，4．.热能动力转换装置的工作过程5．热能利用的方向性及能量的两种属性过程的方向性：如：由高温传向低温能量属性：数量属性、,质量属性 (即做功能力)注意：数量守衡、质量不守衡提高热能利用率：能源消耗量与国民生产总值成正比。

6．本课程的研究对象及主要内容研究对象：与热现象有关的能量利用与转换规律的科学。

研究内容：（1）．研究能量转换的客观规律，即热力学第一与第二定律。

（2）．研究工质的基本热力性质。

（3）．研究各种热工设备中的工作过程。

（4）．研究与热工设备工作过程直接有关的一些化学和物理化学问题。

熵：一、任意过程熵与热量的关系系统的熵变是可以用可逆吸热计算的，当实际过程不可逆时，可以采用假设可逆过程的方法。

按假设可逆过程计算熵变，即用热温比计算，其中的热量度其实是包括两部分：实际传入的热量和耗散热量（可逆功-实际功）——总热量一个关系：（假设）可逆传热-（假设）可逆功=传热-功（实际）=系统内能变化（因为内能是状态参量，是只与前后状态有关的，与过程是否可逆无关）即：系统在某一温度下的熵变是系统在该温度下所得到的总热量除以该系统的温度，与可逆与否无关。

Tr Q W WQ ds T T T δδδδ-==+，注意用的是系统温度而不是热源温度，因为熵本身就是系统的状态量。

——第一熵方程二、微观解释系统微观粒子热运动能量增量与热运动强度之比（运动有序程度的度量）反应了系统宏观状态对应的微观状态数。

注：任何不可逆过程都将一定功化为等量热。

——效果与功生热一样。

——则任一不可逆过程都可能通过加功消除变化。

三、熵流与熵产熵产是真正的不可逆程度的度量，是不可逆的本质，是熵的根本来源。

闭系，熵变=熵流+熵产，任意系统熵变可正可负，熵流可正可负，但熵产必然是大于或等于0的，孤立系统，没有熵流，则熵变就是熵产，所以有孤立系熵增原理。

总方程：()r r r W W QQ Q ds T T T T δδδδδ-=+-+——第二熵方程熵流熵产：两部分组成——有有限温差温差的传热和系统内部功的耗散如果计算熵流用的是系统温度Q Tδ，则熵产中就只有耗散项，而不包括温差传热项。

两者熵产项不相等，是因为考虑的过程不同，所选择的系统也不同。

用热源温度计算熵流时，计算的是从热源流出的熵流，而熵变是系统的熵变，则系统的熵变 理应包括温差传热带来的熵产。

而用系统温度计算熵流时，计算的是流入系统的熵流，而流 入系统的熵流已经包括温差传热的熵产了。

——温差传热的熵产是最终到受热方的，是流入 的熵流的一部分。

开口系多用Q T δ计算熵流而不用rQ T δ，因为工质系统一般是研究对象，简单清楚。

四川省考研工学专业复习资料材料力学与工程热力学重难点解析四川省考研工学专业复习资料：力学与工程热力学重难点解析力学与工程热力学是工学专业考研中的重要科目，很多考生在备考过程中常常会遇到一些困惑和难题。

本文将针对四川省考研工学专业力学与工程热力学的重难点进行解析，为考生提供有效的复习资料和备考建议。

一、力学力学是研究物体运动和受力情况的学科，是其他工程学科的基础和核心。

在力学中，最常见的内容包括运动学、静力学、动力学和弹性力学等。

1. 运动学运动学研究物体的运动规律，主要包括位置、速度和加速度等概念。

在复习过程中，重点掌握运动学的基本公式和计算方法，特别是匀速直线运动和匀加速直线运动的相关知识点。

2. 静力学静力学研究物体在平衡状态下受力情况，主要包括力的平衡和力的分解等内容。

在复习静力学时，需要熟练掌握受力平衡的条件和受力分解的方法，同时还需注意解题时的思路和方法。

3. 动力学动力学研究物体在受力下的运动规律，主要包括牛顿第二定律和万有引力定律等。

在复习动力学时，要重点理解和掌握牛顿第二定律的应用，同时还需熟悉万有引力定律的相关概念和计算方法。

4. 弹性力学弹性力学研究物体在受力下的形变情况，主要包括胡克定律和弹性体的应力、应变等。

在复习弹性力学时，要重点掌握胡克定律的应用，同时还需了解不同材料的弹性特性和相关的弹性力学公式。

二、工程热力学工程热力学是工程学科中的一门重要学科，研究热力学原理在工程中的应用。

在工程热力学中，最常见的内容包括热力学系统、热力学过程、热平衡和热力学第一、第二定律等。

1. 热力学系统热力学系统是指研究对象的一部分或整体，在复习时要注意区分封闭系统、开放系统和孤立系统的特点和应用。

尤其需要理解掌握系统的物质性质和能量特性，以及热力学过程中的状态变化。

2. 热力学过程热力学过程是指热力学系统在特定条件下的变化过程，常见的过程包括等温过程、绝热过程、等容过程和等压过程等。

在复习过程中，要熟悉各种过程的定义和特点，尤其是过程中的能量转化和熵变的计算方法。