热力学期末复习重点

pV = mRgT
pV = nRT
状态坐标图： 以任意两个独立变量为坐标的平面图，常用 的有： p-v , T-s , h-s , p-h 注意：在坐标图上只有平衡态的热力参数才有实际意义， 才有确定的值。
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平衡状态：在不受外界影响（重力场除外）的条件下，系 统宏观性质不随时间改变（状态保持不变）的状态。 热力过程：系统从一个状态向另一个状态变化时所经历的 全部状态的总和。 准平衡过程（准静态过程）：过程进行的相对缓慢，工质 在平衡被破坏后自动恢复平衡所需的时间，即弛豫时间又 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。 破坏平衡所需时间 >> 恢复平衡所需时间 （外部作用时间） （驰豫时间） 可逆过程：系统（工质）在完成某一过程后，如能使过程 逆行而使系统及外界回复到原始状态，不留下任何变化， 则此过程称为可逆过程。 实现条件：可逆过程=准平衡过程+无耗散效应
T1
cn dT
对c作不同的技术处理可得精度不同的热量计算方法: 真实比热容积分 利用平均比热表 利用平均比热直线 定值比热容
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理想气体的热力学能、焓和熵
=u =u T
h=h T
du = cV dT
dh = c p dT
适用于理想气体、任意过程。
适用于理想气体、任意过程。
δq ds = T
可逆
[ J/(kg ⋅ K)
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功：系统与外界间在力差的推动下，通过宏观有序（有规 则）运动方式传递的能量，用W表示。过程量，大小不仅与 初、终状态有关，而且与过程进行的性质、路径等有关。 热力学中规定，系统对外做功取正值，外界对系统做功取负值。 可逆过程的膨胀功（体积变化功） 可逆过程的技术功
Wrev = ∫ pdv
Wt = − ∫ Vdp
复习要点（知识点）： 1、掌握4种基本热力过程及多变过程的初终态参数之间的 相互关系（过程方程+状态方程）； 2、掌握4种基本热力过程及多变过程与外界交换热量和功 的计算，及热力状态变化过程的绘图； 3、理解蒸汽热力过程热量和功的计算；
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⇒ pv = 常数
n
n=0
p = 常数
定压过程
如：燃气轮机
T cp 0 ∞ T cV
∂T T = p ∂s cn n −κ
v
∞
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水蒸气基本热力过程
q = ∆u + w
基本方程
q = ∆h + wt q p = h2 − h1
qV = u2 − u1
可逆过程
w = ∫ pdv
1
2 1
2
wt = − ∫ vdp
1
2
2
q = ∫ Tds
ห้องสมุดไป่ตู้
wnet ηt = <1 q1
q2 ε= ≥ or < 1 wnet
q1 ε = >1 wnet
'
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第二章 热力学第一定律
复习要点（知识点）： 1、理解热力学第一定律的实质； 2、理解内部储存能（热力学能）、外部储存能和总能的概念； 3、掌握热力学第一定律表达式，特别是闭口系及稳定流动 开口系能量方程； 4、灵活应用热力学第一定律表达式对具体问题进行分析 计算； 5、掌握体积变化功、推动功、流动功、轴功和技术功的概 念及计算式； 6、掌握焓的定义；
分类： 质量热容（比热容）c J/(kg·K) 体积热容 按物量 摩尔热容 Cm J/（mol·K）
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=
C‘ J/（m3·K）
Cm = Mc = 0.0224C '
注： 体积热容是指在标准状态下的体积。
理想气体的热力学能、焓是温度的单值函数
由于热量是过程量，因此比热容也是过程量，与经历的热力过程有关。
质量定压热容（比定压热容） 按过程
cp
及
' C p ,m , C p
质量定容热容（比定容热容）
cV
CV ,m , C
' V
c p − cV = Rg
迈耶公式
Cv不易测量，通过测量Cp，根据上式即可算出Cv
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理想气体比热容及热量的计算
δq c = dT δq = cdT q =
• • • •
∫
T2
W推 = pAL = pV
流动功：使工质流入和流出系统所做的推动功的代数和， 维持工质流动所需的功（代价）。
W流 = p2 v2 − p1v1 (= ∆[ pv])
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焓
定义：H=U+pV 单位：J（kJ） 焓是状态参数。 物理意义： 1kg工质通过一定的界面流入热力系统，同时带入系统的是 其储存于内部的热力学能u，以及从外部功源获得的推动 功pv，因此引进1kg工质获得的总能量是热力学能与推动 功之和，即比焓。 因此，焓是引进或排出工质而输入或排出系统的总能量。
这门课的目的
研究能量转换、特别是热能转化成机械能的规 律和方法，以及提高转化效率的途径，以提高 能源利用的经济性。 所以热量、功和热效率的计算是重中之重。
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第一章 基本概念及定义
复习要点（知识点）： 1、掌握热力学的基本概念、名词和术语； 2、掌握状态参数的特征，基本状态参数的定义和单位； 3、掌握热量和功量过程量的特征，会计算可逆过程功和热 量，并能够看懂和绘制坐标图（P-V，T-S）。
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热力学的基本概念、名词和术语 热力系统： 人为分割出来作为热力学分析对象的有限物质 系统。 外界（环境）：热力系以外的与系统发生质能交换的物体。 边界：热力系与外界的分界面（系统与外界的作用都通过边 界）
真实的、固定的、封闭的 边界特点 假想的、运动的、开口的
热力系统 与外界的 相互作用
热交换 功交换 质量交换
J /(mol ⋅ K) ]
1kg工质在微元可逆过程中与热源交换的热量
du + pdv δq dT p dT dv ds = 可逆 = = cV + dv = cV + Rg T T T T T v
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适用于理想气体、任意过程。
水蒸气的饱和状态和相图
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32
水的定压加热汽化过程
水的状态可归纳为
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比焓h=u+pv J/kg（kJ/kg）
闭口系统能量方程式 Q= △U+W 是热力状态变化过程的核心，是最基本的能量方程式。
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稳定流动系统能量方程式
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功的类型及其区别和联系
输出轴功
1 2 2 q − ∆u = ws + ( p2 v2 − p1v1 ) + ( cf 2 − cf 1 ) + g ( z2 − z1 ) 2
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热力学第一定律的实质：能量守恒与转换定律在热现象中 的应用 一般关系式
进入系统的能量－离开系统的能量 = 系统能量的增量
表述
热是能的一种，机械能变热能，或热能变机械 能时，它们间的比值是一定的。 或： 热可以转变为功，功也可以转变为热；一定量 的热消失时，必产生相应量的功；消耗一定量 的功时，必出现与之对应的一定量的热。
未饱和水 两线
上界限线(饱和水线) 下界限线(饱和蒸汽线)
pcr = 22.12MPa
tcr = 374.15 C 一点 液 临界点 v = 0.00317m3 /kg 三区 汽液共存 cr Critical point 汽
饱和水和饱和蒸汽没有区别
饱和水 湿蒸汽 干饱和蒸汽
33 过热蒸汽
五态
第四章 气体和蒸汽的基本热力过程
注意： 压力：绝对压力p、表压力pg、真空度pv、环境压力pb的关系 温度：摄氏温度和热力学温度的关系
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简单可压缩系：只交换热量和一种准静态的容积变化功 状态方程式：简单可压缩系仅有2个独立状态参数，反映3个 基本状态参数p、v、T之间关系的函数关系式。形式取决 于工质的种类。 理想气体状态方程
p v = R gT
1
2
定容过程
w = ∫ pdv = 0 wt = − ∫1 vdp = −v∆p
qV = ∆u = ∆h − ∆( pv )
q = ∆h
定压过程 w =
∫
2
1
pdv = p∆v wt = 0
2
∫ Tds = 0 定温过程 q = ∫ Tds = T ( s
定熵过程 q =
1
2 1
w = −(u2 − u1 ) q = −(h2 − h1 )
2
− s1 ) w = q − ∆u wt = q − ∆h 37
第五章 热力学第二定律
复习要点（知识点）： 1、理解热力学第二定律的实质及数学表达式； 2、掌握卡诺循环和卡诺定理； 3、掌握熵的意义、计算及应用，做功能力损失的计算； 4、掌握孤立系统熵增原理。
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热力学第二定律实质：热力过程具有方向性。
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气体 气态 蒸气 理想气体的基本假设 分子为不占体积的弹性质点 除碰撞外分子间无作用力 理想气体是实际气体在低压高温时的抽象。 实际气体就是不符合上述两点假设的气态物质。 理想气体状态方程式
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⇒ u = u (T )
理想气体的比热容 定义： 物体温度升高1K或1°所需热量叫热容
q δq 单位质量（1kg）物体温度升高1K或1°所需热量 = c= = T dT
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热力学能：物质内部微观粒子具有的能量的总和。 U=Uk+Up
U = U (T , v)
总（储存）能 热力学能，内部储存能
E =U+Ek +Ep
宏观动能 总能 外部储存能 宏观位能
e =u+ek +ep
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功的形式除了膨胀功或压缩功这类与系统的界面移动有关 的功外，还有因工质在开口系统中流动而传递的功。 推动功：由于工质的进出，外界与系统之间所传递的一种 机械功，表现为流动工质进出系统时所携带和所传递的一 种能量。