工程热力学绪论、第一章

第1章（第一章）基本知识本章将介绍推导热力学第一定律能量方程式所需要的概念。

在这部分里，将概念按照工质、系统、状态、过程和循环五部分归类，突出“工程热力学”课程的整体性，明确指出“工程热力学”最关心的量是那些，最终要解决什么问题。

1.1.工质热能与物质是不可分割的，物质是热能的载体。

热能是物质内部以分子运动、振动、旋转和位能形式具有的内部微观能量，它可以随物质的转移而转移，也可以通过温差传热传给其它物质。

在温差的作用下两个物体之间传递中的热能叫做热量，热量是一个过程量。

热能与机械能之间的互换转化以及热能的转移都要借助一种工作物质，这种工作物质简称为工质(Working fluid)。

工质的种类很多，有气体、有液体。

例如水泵中的工质是水；制冷机中的工质是HCFC;汽油机中的工质是燃气。

Working fluid is the matter contained within boundaries of a system. Matter can be in solid, liquid, vapor or gaseous phase. The working fluid in applied thermodynamic problems is either approximated by a perfect gas or a substance that exists as liquid and vapor. The state of the working fluid is defined by certain characteristics known as properties.1.1.1.实际气体实际气体（actual gas）是比较复杂的，其分子有质量、有体积而且分子与分子之间有作用力。

实际气体的计算是比较复杂的【详见后面】。

如果模型复杂，有的问题就不可能用数学的方法解决。

在工程热力学中，为了解决一个复杂问题，经常将问题理想化、简单化，然后解决问题，再修正。

《工程热力学与传热学》复习题答案渤海石油职业学院石油工程系——晏炳利第一篇工程热力学第一章绪论一、填空题1．水力能、风能、太阳能、地热能、燃料化学能、原子能等2．①以机械能的形式直接利用（如水力能、风能）；②以热能的形式利用（如太阳能、地热能、燃料化学能、原子能等）。

3．①直接利用热能加热物体（如采暖、烘烤、冶炼、蒸煮等）；②间接利用。

4．吸气、压缩、爆发、排气5．①热力学第一、第二定律；②研究工质的热物理性质；③研究各种热力设备中的能量转换过程二、概念题1．热力学：是一门研究与热现象有关的能量、物质和它们之间相互作用规律的科学。

2．工程热力学：是从工程应用的角度研究热能与机械能之间相互转换的规律，达到提高能量有效利用率目的的学科。

三、简答题1．工程热力学的基本任务．：通过对各种用能设备及系统中的能量转换过程及影响因素的研究，探索有效、合理利用能量的技术途径和基本方法。

第二章基本概念一、概念题1．工质：工程热力学中，把实现热能与机械能相互转换的媒介物或工作介质称为工质。

2．环境（外界）：指系统以外与系统相联系的部分称为环境。

3．热力状态：系统在某一瞬间的宏观物理状况称为系统的热力状态简称状态。

4．平衡态：指在不受外界影响的条件下，系统的宏观性质不随时间改变的状态。

5．绝对压力（P）：一般情况下，容器内系统的实际压力称为绝对压力（P）。

测压计测出的不是绝对压力，而是气体的绝对压力与当地大气压力的差值，是一个相对压力。

6.表压力（Pg）：当容器内气体的实际压力大于大气压力时，测压计（压力表）的读数为正，读数称为表压力。

7.真空度（Pv）：当容器内气体的实际压力小于大气压力时，测压计（真空表）的读数为负，读数的绝对值称为真空度。

状态方程：表示基本状态参数之间函数关系的方程称为状态方程。

热力过程（过程）：系统从一个状态变化到另一个状态所经历的状态称为热力过程。

准静态（准平衡）过程：系统由平衡态（I）变化到平衡态（II）的过程中，所经历的每一个中间状态都可看作平衡态，这样的过程均称为准静态（准平衡）过程。

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。

《工程热力学与传热学》复习题渤海石油职业学院石油工程系——晏炳利第一篇工程热力学第一章绪论一、填空题1．自然界中已被人们利用的能源有：、、、、、等。

能源的开发和利用的程度是人类社会发展的一个重要标志。

2．能源的利用方式：、、3．热能的利用方式：、4．柴油机的工作过程：、、、。

5．工程热力学的主要内容：二、概念题热力学、工程热力学三、简答题工程热力学的基本任务第二章基本概念一、概念题或简答题1．工质、环境（外界）、热力状态、平衡态、绝对压力、表压力、真空度、状态方程、热力过程（过程）、准静态（准平衡）过程、可逆过程、功、容积功(体积功)、热量功与热量的区别、二、填空题1．对工质的要求：、2．根据系统与环境的关系，系统可分为四种：、、、。

3．平衡态的条件：、。

4.热力学平衡态的特点：、。

5.热力学中常见的状态参数：、、、、、等。

6.状态参数的特点：、。

7.强度参数与质量，不具有，如、等。

尺度参数与质量，具有，如、、等。

8．绝对压力（P）、表压力（Pg）和大气压力（Pb）之间的关系为：。

绝对压力（P）、真空度（Pv）和大气压力（Pb）之间的关系为：。

9．华氏温标、摄氏温标与绝对温标之间的换算：、、。

10．实现可逆过程必须满足的条件：、。

第三章热力学第一定律一、填空题1．自然界中存在的能量形式有：、、、。

2．工质的内能包括：、。

3．工质的内能是和的函数。

4．热力学第一定律用于闭口系统的数学表达式（闭口系统能量方程）为：。

对于单位质量工质有：对于微元过程有：。

5．一元稳定流动开口系统的热力学第一定律数学表达式。

6．常见的换热器有：、、、、、。

7．喷管是一种使流动工质的管道。

扩压管是使工质沿流动方向的管道。

8．气轮机分为：轮机和轮机。

它们都是由和组成的。

9．节流过程中，工质的相等。

二、概念题及简答题热力学第一定律的实质、稳定流动、一元稳定流动满足的条件、节流、第四章热力学第二定律一、填空题1．热力学第一定律揭示了与的相互转换及中的能量守恒规律。