工程热力学-基本概念-过程的功量与热量
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工程热力学-基本知识点————————————————————————————————作者:————————————————————————————————日期: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。
⒈ 闭口系与外界无物质交换,系统内质量将保持恒定,那末,系统内质量保持恒定的热力系一定是闭口系统吗? 答:否。
当一个控制质量的质量入流率与质量出流率相等时(如稳态稳流系统) ,系统内的质量将保持恒定不变。
⒉ 有人认为,开口系统中系统与外界有物质交换,而物质又与能量不可分割,所以开口系不可能是绝热系。
这种观点 对不对,为什么?答:不对。
“绝热系”指的是过程中与外界无热量交换的系统。
热量是指过程中系统与外界间以热的方式交换的能量, 是过程量,过程一旦结束就无所谓“热量” .物质并不“拥有"热量。
一个系统能否绝热与其边界是否对物质流开放无 关。
⒊ 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;而平衡状态则普通指在外界作用下保持不变,这是它们的区别所在.⒋ 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 中,当地大气压是否必然是环境大气压?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分量所造成的,它随着各地的纬度、高度温和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 P b 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”,或者被视为不变的“环境大气压力”。
⒌ 温度计测温的基本原理是什么?答:温度计对温度的测量建立在热力学第零定律原理之上。
它利用了“温度是相互热平衡的系统所具有的一种同一热 力性质”,这一性质就是“温度”的概念。
⒍ 经验温标的缺点是什么?为什么?答:由选定的任意一种测温物质的某种物理性质,采用任意一种温度标定规则所得到的温标称为经验温标。
1.第一章 基本概念及定义 2.热能动力装置:从燃料燃烧中得到热能,以及利用热能所得到动力的整套设备(包括辅助设备)统称热能动力装置。
3.工质:热能和机械能相互转化的媒介物质叫做工质,能量的转换都是通过工质状态的变化实现的。
4.高温热源:工质从中吸取热能的物系叫热源,或称高温热源。
5.低温热源:接受工质排出热能的物系叫冷源,或称低温热源。
6.热力系统:被人为分割出来作为热力学分析对象的有限物质系统叫做热力系统。
7.闭口系统:如果热力系统与外界只有能量交换而无物质交换,则称该系统为闭口系统。
(系统质量不变) 8.开口系统:如果热力系统与外界不仅有能量交换而且有物质交换,则称该系统为开口系统。
(系统体积不变) 9.绝热系统:如果热力系统和外界间无热量交换时称为绝热系统。
(无论开口、闭口系统,只要没有热量越过边界) 10.孤立系统:如果热力系统和外界既无能量交换又无物质交换时,则称该系统为孤立系统。
11.表压力:工质的绝对压力>大气压力时,压力计测得的差数。
12.真空度:工质的绝对压力<大气压力时,压力计测得的差数,此时的压力计也叫真空计。
13.平衡状态:无外界影响系统保持状态参数不随时间而改变的状态。
充要条件是同时到达热平衡和力平衡。
14.稳定状态:系统参数不随时间改变。
(稳定未必平衡) 15.准平衡过程(准静态过程):过程进行的相对缓慢,工质在平衡被破环后自动恢复平衡所需的时间很短,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,那么这样的过程就称为准平衡过程。
它是无限接近于平衡状态的过程。
16.可逆过程:完成某一过程后,工质沿相同的路径逆行回复到原来的状态,并使相互作用所涉及的外界亦回复到原来的状态,而不留下任何改变。
可逆过程=准平衡过程+没有耗散效应(因摩擦机械能转变成热的现象)。
17.准平衡与可逆区别:准平衡过程只着眼工质内部平衡;可逆过程是分析工质与外界作用产生的总效果,不仅要求工质内部平衡,还要求工质与外界作用可以无条件逆复。