热力学基本概念和公式
第一章 热力学基本概念
一、基本概念
热机:可把热能转化为机械能的机器统称为热力发动机,简称热机。 工质:实现热能与机械能相互转换的媒介物质即称为工质。 热力系统:用界面将所要研究的对象与周围环境分割开来,这种人为分割的研究对象,称为热力系统。 边界:系统与外界得分界面。 外界:边界以外的物体。
开口系统:与外界有物质交换的系统,控制体(控制容积)。 闭口系统:与外界没有物质的交换,控制质量。 绝热系统:与外界没有热量的交换。
孤立系统:与外界没有任何形式的物质和能量的交换的系统。 状态:系统中某瞬间表现的工质热力性质的总状况。
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,系统内外同时建立热和力的平衡,这时系统的状态就称为热力平衡状态。
状态参数:温度、压力、比容(密度)、内能、熵、焓。 强度性参数:与系统内物质的数量无关,没有可加性。 广延性参数:与系统同内物质的数量有关,具有可加性。
准静态过程:过程进行的非常缓慢,使过程中系统内部被破坏了的平衡有足够的时间恢复到新的平衡态,从而使过程的每一瞬间系统内部的状态都非常接近于平衡状态。
可逆过程:当系统进行正反两个过程后,系统与外界都能完全回复到出示状态。
膨胀功:由于系统容积发生变化(增大或者缩小)而通过系统边界向外界传递的机械功。(对外做功为正,外界对系统做功为负)。 热量:通过系统边界向外传递的热量。
热力循环:工质从某一初态开始,经历一系列中间过程,最后又回到初始状态。 二、基本公式
dxxdx0
1
2
2
x1
理想气体状态方程式:
pVmRT
循环热效率
t
wnet
q1
制冷系数
q2
wnet
第二章 热力学第一定律
一、基本概念
热力学第一定律:能量既不能被创造,也不能被消灭,它只能从一种形式转换成另一种形式,或从一个系统转移到另一个系统,而其总量保持恒定。
热力学能:储存在系统内部的能量(内能、热能) 外储存能:宏观动能和重力位能。
推动功:工质在开口系统中流动而传递的功。pV 流动功:(pV)
技术功:能够被外界所利用的功。
轴功:系统通过机械轴与外界传递的机械功称为轴功。
稳定流动:工质(流体)流程中的任何位置上,工质的流速及其状态参数均不随时间而变化。 二、基本公式 系统总储存能
EUEKEpEU
12
mcfmgz 2
1euc2fgz
2
闭口系统能量方程:
QUWquw
qu2u1pdv(可逆)
12
开口系统能量方程 稳定流动能量方程:
qh
12
cfgzws 2
第三章 理想气体的性质及热力过程
一、基本概念 理想气体:
比定容热容(定容比热):在定容情况下,单位质量的物体,温度每
变化1度所吸收或放出的热量。 比定压热容(定压比热):
理想气体混合物的压力:道尔顿分压定律 理性气体混合物的容积:亚美格分体积定律 定容过程: 定压过程: 定温过程: 绝热过程: 等熵过程: 多变过程 二、基本公式 比热容定义
c
q
dT
qpdhcp
dTdTqducvv
dTdT
迈耶公式(梅耶公式)
cpcvRg
理想气体的热力学能和焓、熵
uqvcvdT
12
hupvhqpcpdT
12
ds
q
T
理想气体主要热力过程的基本公式
第四章 热力学第二定律
一、基本概念
理想气体主要热力过程的基本公式
第四章 热力学第二定律
一、基本概念
热力学第二定律:
开尔文说法:不可能制成一种循环动作的热机,它只从一个热源吸热,使之完全转变为有用功,而其他物体不发生任何变化。
克劳修斯说法:不可能把热量从低温物体传到高温物体而不引起其他变化。
卡诺循环:在两个恒温热源间,由两个可逆等温过程和两个可逆绝热(等熵)过程所组成的循环。 卡诺定理:
定理1:在给定的两个恒温热源(相同高温热源和相同低温热源)间工作的一切可逆循环,其热效率都相等,与其循环种类无关,也与工质无关。
定理2:在给定的两个恒温热源间工作的一切不可逆循环,其热效率不可能大于卡诺循环的热效率。
孤立系统熵增原理:在孤立系统中,一切实际过程(不可逆过程)都朝着使系统熵增加的方向进行,或者在极限情况下(可逆过程)系统的熵保持不限,而任何使系统熵减少的过程都是不可能发生的。 二、基本公式 热机效率: t
wnetQ1Q2Q
12 Q1Q1Q1
wnetQ1Q2T1T2T
12 Q1Q1T1T1
卡诺循环效率:t
s
2
q1T熵的定义式: ds0
克劳修斯积分:熵方程: 闭口系统:dS
Q
Tr
0
Q
T
Q1
T
SfSg
开口系统(稳定流动):
ScvSfSgm1s1m2s20SfSgm(s1s2)
第五章 实际气体、水蒸汽和湿空气
一、基本概念
对比参数:实际气体任意状态的参数相对于临界参数的对比值。 对比态定律:在相同的压力和温度下,不同气体的比体积是不同的,但是只要它们的pr和Tr相同,它们的vr也必定相同,说明各种气体在对应状态下有相同的对比性质。 水蒸汽: 一点:临界点
两线:下界线(饱和水线)、上界线(干饱和蒸汽) 三区:未饱和水区、湿蒸汽区、过热蒸汽区
五态:未饱和水、饱和水、湿蒸汽、干饱和蒸汽、过热蒸汽 绝对湿度:单位体积的湿空气中所含水蒸气的质量。
相对湿度:未饱和湿空气的绝对湿度和饱和湿空气的绝对湿度的比值,表示湿空气中水蒸汽含量的饱和程度。
含湿量:相对于单位质量的干空气所含有的水蒸汽的质量,表示式空气中水蒸气的含量。