热工基础综合

系统与外界的作用都通过边界
WHEN YOU NEED TO BE SURE
2、功和热量
p
⑴功（过程量）
系统对外做功，w>0;外界对 系统做功，w<0。
W pdV
W
示功图
V
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⑵ 热量（过程量）
T
热量是热力系与外界相互作用
的另一种方式，在温度的推动下，
两者关系 cp－cv＝R （迈耶公式）
c 比热容比 ， p结合上式有 cv
cv


1 1
Rg
cP 1 NhomakorabeaR
g
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5、理想气体的热力过程 ⑴、定容过程
等容过程：是工质在变化过程中容积保持不变的热
力过程。
1.建立过程方程式： v = 常数（定值）
目录
• 1、热力学基础 • 2、流体力学基础 • 3、传热学基础 • 4、热工测量技术
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一、热力学基础
1、热力系统
进口
人为分割出来作为热力学分析
对象的有限物质系统
如图：用界面分离出的研究对象。
外界：系统以外的所有物质 边界（界面）：系统与外界的分界面
出口
热力学第二定律的两种描述方式： ⑴克劳休斯说法：热不可能自发地、不付任何代价地从低温传递到高温物体。 ⑵开尔文说法：不可能从单一热源吸热，使之全部转化为功而不留下任何变
化。
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卡诺循环与卡诺定理
⑴卡诺循环是由两个可逆定温过程和两个可逆绝热过程组成的理想循环。
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4、理想气体
理想气体：是一种假想的气体模型，气体分子是一些弹 性的、不占体积的质点，分子之间没有相互 作用力，认为分子之间只存在弹性碰撞。
理想气体是一种假想的气体必须符合两条假定： ① 气体分子本身不占有容积； ② 气体分子间没有相互作用力。
现实中没有理想气体
中系统的压力和比容成反比，即
p1v1 p2v2 或
p2 v1 p1 v2
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p
T
2'
1
2
w0 w0
v 定温过程的p-v 图
2'
1
2
q0
q0
s 定温过程的T-s图
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⑷、绝热过程（定熵过程）
绝热过程：是系统与外界没有热交换的情况下发生的热
卡诺循环示意图
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⑵卡诺定理
• 定理1：在相同温度的高温热源和相同温度的低温 热源之间工作的可逆循环热效率都相等，与工质 和循环本身无关。
• 定理2：在温度相同的高温热源和低温热源之间工 作的可逆热机的热效率大于不可逆热机的热效率
1
2
w0
w0
T
v2
1
2'
q0
q0
定压过程的p-v 图 v 定压过程的T-图
s
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⑶、定温过程
等温过程：是工质在变化过程中温度保持不变的热力过程 1.建立过程方程式：T=常数（定值）即pv＝定值 2.基本状态参数间的关系式：
按理想气体状态方程式pv＝RT，可得定温过程
2.基本状态参数间的关系式：
按理想气体状态方程式pv＝RT，可得定容过程中
系统的压力和温度成正比，即
v1 v2 及
p2 T2 p1 T1
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定容过程的过程曲线
p
T
2
2
1 1
2'
q0 q0
2'
v
s
定容过程的p-v 图
定容过程的T-s图
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以微观无序运动方式传递的能量。
系统从外界吸热，Q>0;系统向外 界放热，Q<0。
q Tds
Q 温熵(示热)图 S
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3、热力学第一定律 ⑴热力学第一定律实质：一切物质都具有能量。能量既不可能
创造， 也不能消灭，它只能在一定的条件下从一种形式转 变为另一种形式。而在转换中，能量的总量恒定不变。 ⑵热力学第一定律可表述为：①热可以变为功，功也可以变为 热，在相互转变时能的总量是不变的。②热是能的一种，机 械能变热能，或热能变机械能，它们的总量是一定的。 ⑶根据热力学第一定律，为了获得机械能，则必须花费热能或 其他形式能量，第一类永动机是不可能实现的。
s
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⑸、多变过程
以上四种基本热力过程中均为某一状态参数保持不变的过程。 在工程中常常有一些过程，其状态参数均在变化，且与外界有 热量、功量交换。 多变过程：凡工质按定值而变化的过程称为多变过程。
其中：n 为多变指数p，v在n 0～常±∞数之间变化，每个n 值代表一个多 变
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比定压热容与比定容热容的关系
➢ 气体在定压下受热时，由于温度升高的同时，还要克
服外力膨胀做功；
➢ 定容过程中，并不膨胀对外做功，故同样升高1K，定压时比定容 下受热需要更多的热量，也就意味着定压比热比定容比热大。
结论：理论和实践证明 定压比热 > 定容比热
过程。
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n=＋∞ n= —∞
多变过程在坐标图上的表示与分析
p
T
n=1
n=1
n=0
n=0
n= —∞
v
s
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6、热力学第二定律及其表述
热力学第一定律的实质是能量守恒，它揭示了热力过程中参与转换与传 递的各种能量在数量上是守恒的。它指出一切过程都必须满足能量守恒原 则，但是它没有说明，满足能量守恒原则的一切过程是否都能实现。
力过程。
1.建立过程方程式： ds q 0
T
pvk 常数
为比热容比或绝热指数， k c p
单原子气体 k=1.66
cv
双原子气体 k=1.4
多原子气体 k=1.29
WHEN YOU NEED TO BE SURE
p
2'
T
2'
1
1
T
2
2
w0 w0
绝热过程的p-v 图 v
绝热过程的T-s图
⑵、定压过程
等压过程：定压过程是工质在变化过程中压力保持 不变的热力过程。
1.建立过程方程式： p = 常数（定值） 2.基本状态参数间的关系式：
按理想气体状态方程式pv＝RT，可得定压过程
中系统的比容和温度成正比，即
v2 T2 v1 T1
WHEN YOU NEED TO BE SURE
p
2'