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1、第一章 基 本 概 念1.基本概念熱力系統(tǒng)：用界面將所要研究的對象與周圍環(huán)境分隔開來，這種人為分隔的研究對象，稱為熱力系統(tǒng)，簡稱系統(tǒng)。邊界：分隔系統(tǒng)與外界的分界面，稱為邊界。外界：邊界以外與系統(tǒng)相互作用的物體，稱為外界或環(huán)境。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)，也稱控制質(zhì)量。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)，又稱控制體積，簡稱控制體，其界面稱為控制界面。絕熱系統(tǒng)：系統(tǒng)與外界之間沒有熱量傳遞，稱為絕熱系統(tǒng)。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，稱為孤立系統(tǒng)。單相系：系統(tǒng)中工質(zhì)的物理、化學性質(zhì)都均勻一致的系統(tǒng)稱為單相系。復相系：由兩個相以上組成的系統(tǒng)稱為復相系

2、，如固、液、氣組成的三相系統(tǒng)。單元系：由一種化學成分組成的系統(tǒng)稱為單元系。多元系：由兩種以上不同化學成分組成的系統(tǒng)稱為多元系。均勻系：成分和相在整個系統(tǒng)空間呈均勻分布的為均勻系。非均勻系：成分和相在整個系統(tǒng)空間呈非均勻分布，稱非均勻系。熱力狀態(tài)：系統(tǒng)中某瞬間表現(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)。平衡狀態(tài)：系統(tǒng)在不受外界影響的條件下，如果宏觀熱力性質(zhì)不隨時間而變化，系統(tǒng)內(nèi)外同時建立了熱的和力的平衡，這時系統(tǒng)的狀態(tài)稱為熱力平衡狀態(tài)，簡稱為平衡狀態(tài)。狀態(tài)參數(shù)：描述工質(zhì)狀態(tài)特性的各種物理量稱為工質(zhì)的狀態(tài)參數(shù)。如溫度（T）、壓力（P）、比容（）或密度（）、內(nèi)能（u）、焓（h）、熵（

3、s）、自由能（f）、自由焓（g）等?；緺顟B(tài)參數(shù)：在工質(zhì)的狀態(tài)參數(shù)中，其中溫度、壓力、比容或密度可以直接或間接地用儀表測量出來，稱為基本狀態(tài)參數(shù)。溫度：是描述系統(tǒng)熱力平衡狀況時冷熱程度的物理量，其物理實質(zhì)是物質(zhì)內(nèi)部大量微觀分子熱運動的強弱程度的宏觀反映。熱力學第零定律：如兩個物體分別和第三個物體處于熱平衡，則它們彼此之間也必然處于熱平衡。壓力：垂直作用于器壁單位面積上的力，稱為壓力，也稱壓強。相對壓力：相對于大氣環(huán)境所測得的壓力。如工程上常用測壓儀表測定系統(tǒng)中工質(zhì)的壓力即為相對壓力。比容：單位質(zhì)量工質(zhì)所具有的容積，稱為工質(zhì)的比容。密度：單位容積的工質(zhì)所具有的質(zhì)量，稱為工質(zhì)的密度。強度性參數(shù)：系

4、統(tǒng)中單元體的參數(shù)值與整個系統(tǒng)的參數(shù)值相同，與質(zhì)量多少無關(guān)，沒有可加性，如溫度、壓力等。在熱力過程中，強度性參數(shù)起著推動力作用，稱為廣義力或勢。廣延性參數(shù)：整個系統(tǒng)的某廣延性參數(shù)值等于系統(tǒng)中各單元體該廣延性參數(shù)值之和，如系統(tǒng)的容積、內(nèi)能、焓、熵等。在熱力過程中，廣延性參數(shù)的變化起著類似力學中位移的作用，稱為廣義位移。準靜態(tài)過程：過程進行得非常緩慢，使過程中系統(tǒng)內(nèi)部被破壞了的平衡有足夠的時間恢復到新的平衡態(tài)，從而使過程的每一瞬間系統(tǒng)內(nèi)部的狀態(tài)都非常接近平衡狀態(tài)，整個過程可看作是由一系列非常接近平衡態(tài)的狀態(tài)所組成，并稱之為準靜態(tài)過程。可逆過程：當系統(tǒng)進行正、反兩個過程后，系統(tǒng)與外界均能完全回復到初始

5、狀態(tài)，這樣的過程稱為可逆過程。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。熱量：通過熱力系邊界所傳遞的除功之外的能量。熱力循環(huán)：工質(zhì)從某一初態(tài)開始，經(jīng)歷一系列狀態(tài)變化，最后又回復到初始狀態(tài)的全部過程稱為熱力循環(huán)，簡稱循環(huán)。2.常用公式 狀態(tài)參數(shù):狀態(tài)參數(shù)是狀態(tài)的函數(shù)，對應(yīng)一定的狀態(tài)，狀態(tài)參數(shù)都有唯一確定的數(shù)值，工質(zhì)在熱力過程中發(fā)生狀態(tài)變化時，由初狀態(tài)經(jīng)過不同路徑，最后到達終點，其參數(shù)的變化值，僅與初、終狀態(tài)有關(guān)，而與狀態(tài)變化的途徑無關(guān)。溫度：1式中分子平移運動的動能，其中m是一個分子的質(zhì)量，是分子平移運動的均方根速度；B比例常數(shù)；T氣體的熱力學

6、溫度。2壓力：1式中P單位面積上的絕對壓力；n分子濃度，即單位容積內(nèi)含有氣體的分子數(shù)，其中N為容積V包含的氣體分子總數(shù)。2式中F整個容器壁受到的力，單位為牛（N）；f容器壁的總面積（m2）。3 （PB）（PB）式中B當?shù)卮髿鈮毫g高于當?shù)卮髿鈮毫r的相對壓力，稱表壓力；H 低于當?shù)卮髿鈮毫r的相對壓力，稱為真空值。比容:1m3/kg式中V工質(zhì)的容積m工質(zhì)的質(zhì)量2式中工質(zhì)的密度kg/m3工質(zhì)的比容m3/kg熱力循環(huán):或，循環(huán)熱效率:式中q1工質(zhì)從熱源吸熱；q2工質(zhì)向冷源放熱；w0循環(huán)所作的凈功。制冷系數(shù)：式中q1工質(zhì)向熱源放出熱量；q2工質(zhì)從冷源吸取熱量；w0循環(huán)所作的凈功。供熱系數(shù)：式中q1

7、工質(zhì)向熱源放出熱量q2工質(zhì)從冷源吸取熱量w0循環(huán)所作的凈功3.重要圖表圖1-1 熱力系統(tǒng)圖1-2邊界可變形系統(tǒng)圖1-3開口系統(tǒng)圖1-4 孤立系統(tǒng)圖1-5 U形壓力計測壓圖1-6 各壓力間的關(guān)系圖1-14 任意循環(huán)在圖上的表示(a)正循環(huán) ； (b)逆循環(huán)第二章 氣體的熱力性質(zhì) 1.基本概念理想氣體：氣體分子是由一些彈性的、忽略分子之間相互作用力（引力和斥力）、不占有體積的質(zhì)點所構(gòu)成。比熱：單位物量的物體，溫度升高或降低1K（1）所吸收或放出的熱量，稱為該物體的比熱。定容比熱：在定容情況下，單位物量的物體，溫度變化1K（1）所吸收或放出的熱量，稱為該物體的定容比熱。定壓比熱：在定壓情況下，單位物

8、量的物體，溫度變化1K（1）所吸收或放出的熱量，稱為該物體的定壓比熱。定壓質(zhì)量比熱：在定壓過程中，單位質(zhì)量的物體，當其溫度變化1K（1）時，物體和外界交換的熱量，稱為該物體的定壓質(zhì)量比熱。定壓容積比熱：在定壓過程中，單位容積的物體，當其溫度變化1K（1）時，物體和外界交換的熱量，稱為該物體的定壓容積比熱。定壓摩爾比熱：在定壓過程中，單位摩爾的物體，當其溫度變化1K（1）時，物體和外界交換的熱量，稱為該物體的定壓摩爾比熱。定容質(zhì)量比熱：在定容過程中，單位質(zhì)量的物體，當其溫度變化1K（1）時，物體和外界交換的熱量，稱為該物體的定容質(zhì)量比熱。定容容積比熱：在定容過程中，單位容積的物體，當其溫度變化1

9、K（1）時，物體和外界交換的熱量，稱為該物體的定容容積比熱。定容摩爾比熱：在定容過程中，單位摩爾的物體，當其溫度變化1K（1）時，物體和外界交換的熱量，稱為該物體的定容摩爾比熱?；旌蠚怏w的分壓力：維持混合氣體的溫度和容積不變時，各組成氣體所具有的壓力。道爾頓分壓定律：混合氣體的總壓力P等于各組成氣體分壓力Pi之和。混合氣體的分容積：維持混合氣體的溫度和壓力不變時，各組成氣體所具有的容積。阿密蓋特分容積定律：混合氣體的總?cè)莘eV等于各組成氣體分容積Vi之和?；旌蠚怏w的質(zhì)量成分：混合氣體中某組元氣體的質(zhì)量與混合氣體總質(zhì)量的比值稱為混合氣體的質(zhì)量成分?；旌蠚怏w的容積成分：混合氣體中某組元氣體的容積與混

10、合氣體總?cè)莘e的比值稱為混合氣體的容積成分?；旌蠚怏w的摩爾成分：混合氣體中某組元氣體的摩爾數(shù)與混合氣體總摩爾數(shù)的比值稱為混合氣體的摩爾成分。對比參數(shù)：各狀態(tài)參數(shù)與臨界狀態(tài)的同名參數(shù)的比值。對比態(tài)定律：對于滿足同一對比態(tài)方程式的各種氣體，對比參數(shù)、和中若有兩個相等，則第三個對比參數(shù)就一定相等，物質(zhì)也就處于對應(yīng)狀態(tài)中。2.常用公式理想氣體狀態(tài)方程：1式中p絕對壓力Pa比容m3/kgT熱力學溫度K適用于1千克理想氣體。2式中V質(zhì)量為mkg氣體所占的容積適用于m千克理想氣體。3式中VM=Mv氣體的摩爾容積，m3/kmol；R0=MR通用氣體常數(shù)，J/kmolK適用于1千摩爾理想氣體。4式中VnKmol氣

11、體所占有的容積，m3；n氣體的摩爾數(shù)，kmol適用于n千摩爾理想氣體。5通用氣體常數(shù)：R0J/KmolKR0與氣體性質(zhì)、狀態(tài)均無關(guān)。6氣體常數(shù)：RJ/kgKR與狀態(tài)無關(guān)，僅決定于氣體性質(zhì)。7比熱：1比熱定義式：表明單位物量的物體升高或降低1K所吸收或放出的熱量。其值不僅取決于物質(zhì)性質(zhì)，還與氣體熱力的過程和所處狀態(tài)有關(guān)。2質(zhì)量比熱、容積比熱和摩爾比熱的換算關(guān)系：式中c質(zhì)量比熱，kJ/Kgk容積比熱，kJ/m3kMc摩爾比熱，kJ/Kmolk3定容比熱：表明單位物量的氣體在定容情況下升高或降低1K所吸收或放出的熱量。4定壓比熱：表明單位物量的氣體在定壓情況下升高或降低1K所吸收或放出的熱量。5梅耶

12、公式：6比熱比： 道爾頓分壓定律： 阿密蓋特分容積定律： 質(zhì)量成分： 容積成分： 摩爾成分： 容積成分與摩爾成分關(guān)系： 質(zhì)量成分與容積成分： 折合分子量： 折合氣體常數(shù)： 分壓力的確定 混合氣體的比熱容： 混合氣體的容積比熱容： 混合氣體的摩爾比熱容： 混合氣體的熱力學能、焓和熵 或 或 或 范德瓦爾(Van der Waals)方程 對于1kmol實際氣體 壓縮因子：對比參數(shù)： ， ， 3.重要圖表常用氣體在理想狀態(tài)下的定壓摩爾比熱與溫度的關(guān)系氣體分子式溫度范圍（K）最大誤差%空氣氫H28.10628.101.9665-1.91594.8023-4.0038-1.9661-0.8704273180027318000.721.01氧O225.17715.2022-5.06181.311727318001.19氮N228.907-1.57138.0805-28.725627318000.59一氧化碳CO28.260