《工程熱力學(xué)》知識點復(fù)習(xí)總結(jié)共14頁文檔 第一部分(第一章～第五章) 一、概念 〔一〕基本概念、基本術(shù)語 1、工程熱力學(xué)：工程熱力學(xué)是從工程的觀點出發(fā)，研究物質(zhì)的熱力性質(zhì)、能量轉(zhuǎn)換以 及熱能的直接利用等問題。 2、熱力系統(tǒng)：通常根據(jù)所研究問題的需要，人為地劃定一個或多個任意幾何面所圍成 的空間作為熱力學(xué)研究對象。這種空間內(nèi)的物質(zhì)的總和稱為熱力系統(tǒng)，簡稱系 統(tǒng)。 3、閉口系統(tǒng)：沒有物質(zhì)穿過邊界的系統(tǒng)稱為閉口系統(tǒng)。系統(tǒng)內(nèi)包含的物質(zhì)質(zhì)量為一不 變的常量，所以有時又稱為控制質(zhì)量系統(tǒng)。 4、開口系統(tǒng)：有物質(zhì)流穿過邊界的系統(tǒng)稱為開口系統(tǒng)。開口系統(tǒng)總是一種相對固定的 空間，故又稱開口系統(tǒng)為控制體積系統(tǒng)，簡稱控制體。 5、絕熱系統(tǒng)：系統(tǒng)與外界之間沒有熱量傳遞的系統(tǒng)，稱為絕熱系統(tǒng)。 6、孤立系統(tǒng)：系統(tǒng)與外界之間不發(fā)生任何能量傳遞和物質(zhì)交換的系統(tǒng)，稱為孤立系統(tǒng)。 7、熱力狀態(tài)：我們把系統(tǒng)中某霎時表現(xiàn)的工質(zhì)熱力性質(zhì)的總狀況，稱為工質(zhì)的熱力狀 態(tài)，簡稱為狀態(tài)。 8、狀態(tài)參數(shù)：我們把描繪工質(zhì)狀態(tài)特性的各種物理量稱為工質(zhì)的狀態(tài)參數(shù)。 9、強度性狀態(tài)參數(shù)：在給定的狀態(tài)下，凡系統(tǒng)中單元體的參數(shù)值與整個系統(tǒng)的參數(shù)值 一樣，與質(zhì)量多少無關(guān)，沒有可加性的狀態(tài)參數(shù)稱為強度性參數(shù)。 10、廣延性狀態(tài)參數(shù)：在給定的狀態(tài)下，凡與系統(tǒng)內(nèi)所含物質(zhì)的數(shù)量有關(guān)的狀態(tài)參數(shù) 稱為廣延性參數(shù)。 11、平衡狀態(tài)：在不受外界影響〔重力場除外〕的條件下，假如系統(tǒng)的狀態(tài)參數(shù)不隨 時間變化，則該系統(tǒng)所處的狀態(tài)稱為平衡狀態(tài)。 12、熱力經(jīng)過：把工質(zhì)從某一狀態(tài)過渡到另一狀態(tài)所經(jīng)歷的全部狀態(tài)變化稱為熱力過 程。 13、準(zhǔn)靜態(tài)經(jīng)過：理論研究能夠設(shè)想一種經(jīng)過，這種經(jīng)過進行得非常緩慢，使經(jīng)過中 系統(tǒng)內(nèi)部被毀壞了的平衡有足夠的時間恢復(fù)到新的平衡態(tài)，進而使經(jīng)過的每一 霎時系統(tǒng)內(nèi)部的狀態(tài)都非常接近平衡狀態(tài)，于是整個經(jīng)過就可看作是由一系列 非常接近平衡態(tài)的狀態(tài)所組成，并稱之為準(zhǔn)靜態(tài)經(jīng)過。 14、可逆經(jīng)過：當(dāng)系統(tǒng)進行正、反兩個經(jīng)過后，系統(tǒng)與外界均能完全回復(fù)到初始狀態(tài)， 而不留下任何痕跡，這樣的經(jīng)過稱為可逆經(jīng)過。 15、熱力循環(huán)：把工質(zhì)從某一初態(tài)開場，經(jīng)歷一系列狀態(tài)變化，最后又回復(fù)到初始狀 態(tài)的全部經(jīng)過稱為熱力循環(huán)，簡稱循環(huán)。 16、循環(huán)熱效率：正循環(huán)中熱轉(zhuǎn)換功的經(jīng)濟性指標(biāo)用循環(huán)熱效率表示，循環(huán)熱效率等 于循環(huán)中轉(zhuǎn)換為功的熱量除以工質(zhì)從熱源吸收的總熱量。 17、卡諾循環(huán)：由兩個可逆定溫經(jīng)過與兩個可逆絕熱經(jīng)過組成的，我們稱之為卡諾循 環(huán)。 18、卡諾定理：卡諾定理可表達為：①所有工作于同溫?zé)嵩磁c同溫冷源之間的一切熱 機，以可逆熱機的熱效率為最高。②在同溫?zé)嵩磁c同溫冷源之間的一切可逆熱 機，其熱效率均相等。 19、孤立系統(tǒng)熵增原理：孤立系統(tǒng)的熵只能增大〔不可逆經(jīng)過〕或不變〔可逆經(jīng)過〕， 決不可能減小，此為孤立系統(tǒng)熵增原理，簡稱熵增原理。 〔二〕與工質(zhì)性質(zhì)有關(guān)的概念 1、溫度：把這種能夠確定一個系統(tǒng)能否與其它系統(tǒng)處于熱平衡的物理量定義為溫度。 2、壓力：流體單位面積上所受作用力的法向分量稱為壓力〔又稱壓強〕。 3、比容：單位質(zhì)量工質(zhì)所占有的容積稱為工質(zhì)的比容。 4、理想氣體：理想氣體是一種經(jīng)過科學(xué)抽象的假想氣體模型，它被假設(shè)為：氣體分子 是一些彈性的、不占有體積的質(zhì)點，分子互相之間沒有作用力〔引力和斥力〕。 5、比熱：單位物量的物體，溫度升高或降低1K所吸收或放出的熱量，稱為該物體的比熱，即dTq cδ=。 6、定容比熱：在定容情況下，單位物量的氣體，溫度變化K1所吸收或放出的熱量，稱為該氣體的定容比熱，即dT qcvvδ=。7、定壓比熱：氣體加熱在壓力不變的情況下進行，參加的熱量部分用于增加氣體的內(nèi)能，使其溫度升高，部分用于推動活塞升高而對外作膨脹功。即：dTqcppδ= 。 〔三〕與能量有關(guān)的概念 1、功：在熱力學(xué)里，我們這樣來定義功：“功是物系間互相作用而傳遞的能量。當(dāng)系 統(tǒng)完成功時，其對外界的作用可用在外界舉起重物的單一效果來代替。〞 2、膨脹功：由于系統(tǒng)容積發(fā)生變化〔增大或縮小〕而通過界面向外界傳遞的機械功稱 為膨脹功，也稱容積功。 3、軸功：系統(tǒng)通過機械軸與外界傳遞的機械功稱為軸功。 4、流動功：開口系統(tǒng)因工質(zhì)流動而傳遞的功。 5、技術(shù)功：技術(shù)上可資利用的功，它是穩(wěn)定流動系統(tǒng)動能、位能的增量與軸功三項之 和。 6、熱量：熱量學(xué)的熱量定義是，在溫差作用下系統(tǒng)與外界傳遞的能量稱為熱量。 7、系統(tǒng)儲存能：系統(tǒng)儲存的能量稱為儲存能，它有內(nèi)部儲存能和外部儲存能之分。 8、內(nèi)部儲存能：儲存于系統(tǒng)內(nèi)部的能量，它與系統(tǒng)內(nèi)工質(zhì)的分子構(gòu)造及微觀運動形式 有關(guān)，稱為內(nèi)能〔或內(nèi)儲存能〕。 9、外部儲存能：與系統(tǒng)整體運動以及外界重力場有關(guān)的能量,稱為外儲存能。 10、焓：焓的定義式為hupv=+。對于流動工質(zhì)，焓具有能量意義，它表示流動工質(zhì) 向流動前方傳遞的總能量〔共四項〕中取決于熱力狀態(tài)的那部分能量。對于不流動工質(zhì)，因pv不是流動功，焓只是一個復(fù)合狀態(tài)參數(shù)，沒有明確的物理意 義。 11、熵：熵是一種廣延性的狀態(tài)參數(shù)。熵的定義式re QdsTδ=，即熵的變化等于可逆過 程中系統(tǒng)與外界交換的熱量與熱力學(xué)溫度的比值。 二、公式 〔一〕基本定律、基本方程 1、理想氣體狀態(tài)方程 ①RTpv=〔1kg物量表示的狀態(tài)方程式〕 ②mRTPV=〔mkg物量表示的狀態(tài)方程式〕③TRpVM0=〔kmol1物量表示的狀態(tài)方程式〕④TnRpV0=〔nkmol物量表示的狀態(tài)方程式〕 2、熱力學(xué)第一定律 〔1〕閉口系統(tǒng)能量方程 ①wuq+?=〔任何工質(zhì)，任何經(jīng)過〕 ②wduqδδ+=〔任何工質(zhì)，任何經(jīng)過〕 ③pdvduq+=δ〔可逆經(jīng)過〕 ④?+?=2 1 pdvuq〔可逆經(jīng)過〕 〔2〕開口系統(tǒng)能量方程 〔3〕開口系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)穩(wěn)流能量方程 ①twhq+?=〔任何工質(zhì)，任何經(jīng)過〕 ②twdhqδδ+=〔任何工質(zhì)，任何經(jīng)過〕 ③qdhvdpδ=-〔可逆經(jīng)過〕 ④2 1 qhvdp=?-?〔可逆經(jīng)過〕 3、熱力學(xué)第二定律①0QT δ≤??〔循環(huán)經(jīng)過〕②rQ STδ?≥?〔閉口系統(tǒng)〕 ③fgSSS?=+〔閉口系統(tǒng)〕 ④0isoS?≥〔孤立系統(tǒng)或閉口絕熱系統(tǒng)〕 〔二〕基本公式 1、溫度 2、循環(huán)效率 3、理想氣體比熱 ④Rccvp=-〔梅耶公式〕 4、系統(tǒng)總儲存能 5、理想氣體內(nèi)能變化 ①dTcduv=〔理想氣體，任何經(jīng)過〕 ②?=?2 1 dTcuv〔理想氣體，任何經(jīng)過〕 6、理想氣體焓變計算 ①dTcdhp=〔理想氣體，任何經(jīng)過〕 ②?=?2 1 dTchp〔理想氣體，任何經(jīng)過〕 7、理想氣體熵變計算 8、膨脹功 ②2 1 wpdv=?〔僅適用于可逆經(jīng)過〕 9、流動功 ②1122vpvpwf-=〔移動kg1工質(zhì)進、出控制體凈流動功〕 10、技術(shù)功①stwzgcw+?+?=22 1 〔任何工質(zhì)，任何經(jīng)過〕②stwgdzdcwδδ++=221〔任何工質(zhì)，任何經(jīng)過〕③vdpwt-=δ〔可逆經(jīng)過〕 ④?-=2 1 vdpwt〔可逆經(jīng)過〕 11、熱量 12、多變指數(shù) 13、多變比熱 14、活塞式壓氣機余隙百分比 15、多級壓氣機每級升壓比 16、卡諾循環(huán)熱效率 17、作功能力損失 18、熵方程 ①sysfgSSS?=+〔閉口系統(tǒng)〕 ②fgssss--=12〔穩(wěn)態(tài)穩(wěn)流的開口系統(tǒng)〕 〔三〕導(dǎo)出公式 1、多變經(jīng)過的經(jīng)過方程式 2、多變經(jīng)過初、終狀態(tài)參數(shù)間的關(guān)系 3、膨脹功 4、技術(shù)功 5、熱量 三、圖 〔一〕多變經(jīng)過在vp-圖和sT-圖上的分布規(guī)律 〔1〕vp-圖 多變經(jīng)過線在vp-圖上的斜率： v pndvdp-=〔2〕sT-圖 多變經(jīng)過線在sT-圖上的斜率：TncncTdsdTvn)(1κ--==〔二〕在vp-圖和sT-圖上各線群的大小變化趨向 〔三〕經(jīng)過中q、w和u?正負值的判定 膨脹功w的正負應(yīng)以過起點的定容線為分界。vp-圖上，由同一起點出發(fā)的多變經(jīng)過線，若位于定容線的右方，各經(jīng)過的w為正，反之為負。sT-圖上，0w>的經(jīng)過線位于定容線的右下方；0w的經(jīng)過線位于定壓線的右下方；0tw；反之0q；反之0q，反之則(,)0uhT???的經(jīng)過位于定溫線的右上方；反之則位于定溫線的左下方。 〔四〕根據(jù)經(jīng)過的要求，在vp-圖和sT-圖上表示該經(jīng)過 例如，要求將工質(zhì)又膨脹、又吸熱、又降溫的經(jīng)過表示在vp-圖和sT-圖上。步驟如下： ①先在vp-圖和sT-圖上畫出四條基本經(jīng)過線，如圖3-4所示。②找出工質(zhì)膨脹的區(qū)域。vp-圖上在定容線右側(cè)，sT-圖上在定容線右下側(cè)，如圖3-4所示的1區(qū)域。 ③找出工質(zhì)吸熱的區(qū)域。vp-圖上在定熵線右上側(cè)，sT-圖上在定熵線右側(cè)，如圖3-4所示的2區(qū)域。 ④找出工質(zhì)降溫的區(qū)域。vp-圖上在定溫線左下側(cè)，sT-圖上在定溫線下側(cè)，如圖3-4所示的3區(qū)域。 ⑤在vp-圖、sT-圖上，所標(biāo)的以上3個區(qū)域重疊區(qū)域，就是工質(zhì)又膨脹、又吸熱、又降溫的區(qū)域。從a點向該區(qū)域畫一條線ba-，該經(jīng)過線即為所要求的經(jīng)過線，見圖3-4所示。