工程热力学课程
《工程热力学》“课程思政”优秀教学案例
《工程热力学》“课程思政”优秀教学案例一、课程基本情况《工程热力学》是能源动力、新能源以及轮机工程专业基础课程，授课对象为本科二年级学生，授课学时数为68学时。
通过课程的学习，使学生掌握热力学基本原理，常见工质的性质及相关热力过程，从而进一步研究整套热力循环装置的能量转换规律，使学生掌握提高能源转化效率、合理利用能源的途径。
通过课程的学习，使学生建立正确地用能观，增强学生对我国能源问题的忧患意识和责任意识，培养学生创新思维和创新意识，提高学生的独立思考和工程实践能力。
二、“课程思政”的建设理念和教学设计2021年3月15日，习总书记主持召开中央财经委员会第九次会议，研究促进平台经济健康发展问题和实现碳达峰、碳中和的基本思路和主要举措，总书记在会上发表重要讲话强调，实现碳达峰、碳中和是一场广泛而深刻的经济社会系统性变革，要把碳达峰、碳中和纳入生态文明建设整体布局，如期实现2030年前碳达峰、2060年前碳中和的目标。
在“双碳”背景下，课程有机融入思政元素对学生的三观引领意义重大。
首先通过课程知识点尽量多的发掘思政元素，使得这一过程逐步达到内容丰富、衔接无缝；再通过教学内容发掘哲学思想，提供正确的方法论和思维方式；之后，通过国家重大工程中的能源利用科技前沿的飞速发展，一起与同学们讨论，提高爱国热情和民主自豪感；最后，在教学方法方面引入研究式学习法，学生自主调研清洁低碳安全高效的能源利用的案例，让学生参与到课堂中来，在课堂做展示和演讲，激励同学们的科研热情、培养科研素质。
教学过程中讲述我国在构建清洁低碳安全高效的能源体系中取得的巨大成就，使学生既有自豪感，又对学习的专业充满信心，同时收获了学习热情和兴趣，培养本科生的“专业自信”和“价值认同”，体现了“四个自信”和“五个认同”。
三、“课程思政”教学特色和创新《工程热力学》课程学习的最终目的就是如何合理而有效的利用能源，也就是节能，而这正是在消费侧实现双碳目标的根本途径，在课程教学中要体现出工程实践与环境、社会可持续发展间的关系。
工程热力学重点内容框架
内容及研究方法
工程热力学课程内容框架如图所示，即以经典热力学的研究方法（系统分析法）为主线，基本概念、基本理论（热力学基本定律）为理论基础，气体和蒸气的实际热力过程和循环为实际能量传递与转换过程，最终达到寻求和分析有效利用能量的基本途径为最终目的。
第一部分：基本概念
第二部分：理想气体的性质1、理想气体的性质
2、理想气体的混合物
3、实际气体的热力性质
第三部分：热力学一定律
第四部分：气体主要热力过程的基本计算公式1、气体的基本热力过程
2、气体和蒸气的压缩
第五部分：热力学第二定律
第七部分：水蒸气
第八部分：湿空气
第九部分：气体和蒸汽的流动
第十部分：动力与制冷循环
第十一部分：化学热力学基础。
《工程热力学》课程教学大纲
《工程热力学》课程教学大纲课程编号：0807000115英文名称：Engineering Thermodynamics学分：3总学时：48。
其中，讲授48学时，实验0学时，上机0学时，实训0学时。
适用专业: 热能与动力工程专业、建筑环境与设备工程专业先修课程：高等数学、大学物理一、课程性质与教学目的本课程是热能与动力工程及建筑环境与设备工程专业的一门专业基础课程。
其任务是使学生了解热能与机械能在相互转换过程中的特点和规律；学会对热能与机械能进行转换的基本特点和规律。
掌握对不同工质和不同种类过程进行分析的思想方法。
树立能量转换效率和转换质量进行评价的基本思想和方法。
熟练工程计算的思路和方法。
二、基本要求要求学生掌握有关物质的热力性质、热能有效利用以及热能与其他能量转换的基本规律，并能正确运用这些规律进行各种热工过程和热力循环的分析计算。
本课程主要用于提高学生的热工基础理论水平，培养学生具备分析和处理热工问题的抽象能力和逻辑思维能力。
为学生今后的专业学习专业课提供必要的基础知识，同时训练学生在实际工程中的理论联系实际的能力。
此外本课程在有关计算技能和实践技能方面也使学生得到一定的训练。
三、重点与难点重点：工程热力学的主要研究内容；热力系统；状态及平衡状态；状态参数及其特性；热平衡及热力学第一定律；第一定律的实质；热力学第一定律应用；理想气体特性；对比态状态方程；第二定律的实质；第二定律各种表述的等效性；不可逆过程；混合物的成分表示；湿空气的概念；湿空气过程；绝热流动过程（可逆与不可逆过程）特性，喷管计算（设计及校核）；有摩擦的流动；定温压缩和绝热压缩；多变压缩；提高压缩机效率的途径；蒸汽卡诺循环。
难点：工程热力学的研究方法，准平衡过程；状态量和过程；功和热的异同；热力学能和焓的概念；可逆与不可逆过程；可逆与准平衡过程；熵，熵产与熵流量；广延量和强度量；混合物的参数计算；湿空气的参数；湿空气h-d、p-h图及应用；定熵流动的基本方程，定熵流动特性图；滞止参数；多级压缩中间冷却；朗肯循环；复杂循环（回热、再热）的计算；循环分析的一般方法。
工程热力学课程设计参考
工程热力学课程设计参考一、教学目标本课程旨在让学生掌握工程热力学的基本概念、理论和方法，能够运用工程热力学的知识解决实际问题。
通过本课程的学习，学生应达到以下目标：1.理解热力学系统的基本概念，如孤立系统、闭系统和开放系统。
2.掌握能量守恒定律和熵增原理，理解热力学第一定律和第二定律。
3.熟悉热力学状态量，如温度、压力、体积和熵等，并掌握状态方程的推导和应用。
4.学习热力学过程，如等压过程、等温过程和绝热过程等，并了解其特点和应用。
5.掌握热力机的原理和工作过程，如卡诺循环和朗肯循环等。
6.能够运用热力学的知识和方法分析实际工程问题，如热能转换和热能利用等。
7.能够运用热力学公式和图表进行计算和分析，如热力学状态方程的求解和热力图的绘制等。
8.能够运用热力学的原理和模型进行工程设计和优化，如热机效率的计算和热交换器的 design 等。
情感态度价值观目标：1.培养学生的科学思维和逻辑思维能力，提高学生分析和解决问题的能力。
2.培养学生对工程热力学的兴趣和热情，激发学生对工程热力学研究的热情。
3.培养学生对工程热力学应用的实际意义和价值的认识，提高学生对工程热力学的社会责任感和使命感。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个部分：1.热力学基本概念：热力学系统、能量守恒定律、熵增原理等。
2.热力学状态量：温度、压力、体积、熵等，状态方程的推导和应用。
3.热力学过程：等压过程、等温过程、绝热过程等，特点和应用。
4.热力机：卡诺循环、朗肯循环等，原理和工作过程。
5.热力学应用：热能转换、热能利用等实际工程问题的分析和解决。
6.热力学基本概念：第一周，2 课时。
7.热力学状态量：第二周，3 课时。
8.热力学过程：第三周，4 课时。
9.热力机：第四周，4 课时。
10.热力学应用：第五周，3 课时。
三、教学方法为了激发学生的学习兴趣和主动性，本课程将采用多种教学方法，如讲授法、讨论法、案例分析法和实验法等。
工程热力学课程设计
工程热力学课程设计一、课程设计简介本课程设计是对工程热力学课程的实践性学习，通过实际应用热力学原理求解问题，提高学生对于热力学知识的理解和掌握。
本课程设计将结合实际工程问题，学生需要采集现场数据、运用热力学原理进行分析，并通过编程求解问题，最终输出解决方案。
二、课程设计背景工程热力学是机械、能源等工程领域中的重要学科，主要研究热力学基本定律及其应用。
在实际工程中，热力学理论与实际生产、生活密切相关。
课程设计将结合工程实际情况，让学生对于热力学的应用更加深入，将理论与实际结合起来，提高学生对于热力学知识的掌握，培养学生解决实际问题的能力。
三、课程设计内容1. 数据采集学生需到现场采集相关数据，记录温度、压力、流量等实际参数，作为后续分析的基础。
2. 基本热力学定律学生需要掌握热力学的基本定律，包括能量守恒定律、熵增定律、热力学第一定律和第二定律等。
3. 热力学循环模拟学生需要通过编程模拟热力学循环过程，例如理想气体循环模拟、蒸汽动力循环模拟等。
4. 热力学分析学生需要运用热力学原理对采集到的数据进行分析，如计算热效率、功率等参数，同时结合实际情况分析，提出改进建议。
5. 解决方案输出学生需要将热力学分析结果进行整合，并给出详细的解决方案。
在方案输出中，需要包括数据分析结果、程序代码、图表等内容。
四、课程设计目标通过本课程设计，学生将达到以下目标：1.掌握热力学基本定律及其应用。
2.运用计算机编程解决实际问题，提高解决问题的能力。
3.锻炼数据采集、处理和分析的实际能力。
4.学习整合各种工具，输出具有可行性的解决方案。
五、课程设计评估课程设计的评估将会按照以下两个方面进行：1. 理论评分评估学生对于热力学原理的掌握程度，包括基本热力学定律、热力学循环模拟等方面，并以作业、考试等形式进行答辩。
2. 实践评分评估学生在实践中的能力表现，包括数据采集、编程实现、分析结果等，并以课程设计报告等形式进行答辩。
六、课程设计总结本课程设计通过实际案例，让学生深入理解热力学知识在工程中的应用，提高学生对于工程热力学的理论理解和实践能力。
工程热力学课程设计
工程热力学课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解并掌握工程热力学基本概念，如系统、状态、过程、能量等；2. 掌握热力学第一定律和第二定律的基本原理及其应用；3. 掌握理想气体、实际气体及其状态方程，了解不同类型的热力学过程；4. 了解热力学循环的基本原理，掌握卡诺循环、布雷顿循环等典型循环的分析方法。
技能目标：1. 能够运用热力学基本原理分析和解决实际问题，如热机效率计算、热力学过程分析等；2. 能够正确绘制和应用P-V图、T-S图等热力学图解，提高问题解决能力；3. 能够运用所学知识，对实际热力学系统进行简单设计和优化。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对工程热力学的兴趣和热情，激发学习积极性；2. 培养学生的科学思维和创新意识，敢于提出问题、解决问题；3. 培养学生的团队合作精神，提高沟通与协作能力；4. 增强学生的环保意识，认识到热力学在节能减排中的重要作用。
本课程针对高中年级学生，结合学科特点和教学要求，将目标分解为具体的学习成果。
课程注重理论联系实际，提高学生的知识水平和实践能力，培养学生的科学素养和工程意识。
通过本课程的学习，使学生能够掌握热力学基本原理，具备分析和解决实际问题的能力，为后续相关课程学习和工程实践打下坚实基础。
二、教学内容1. 热力学基本概念：系统、状态、过程、能量等；教材章节：第一章第一节进度安排：2课时2. 热力学第一定律和第二定律：能量守恒、熵增原理；教材章节：第一章第二节、第三节进度安排：4课时3. 理想气体和实际气体：状态方程、压缩因子；教材章节：第二章第一节、第二节进度安排：4课时4. 热力学过程：等温过程、等压过程、绝热过程、等熵过程；教材章节：第三章进度安排：6课时5. 热力学循环：卡诺循环、布雷顿循环、郎肯循环；教材章节：第四章进度安排：6课时6. 热力学图解：P-V图、T-S图的应用；教材章节：第五章进度安排：4课时7. 热力学案例分析：热机效率计算、热力学过程分析；教材章节：第六章进度安排：4课时本教学内容根据课程目标进行选择和组织，确保科学性和系统性。
工程热力学课程大纲
《工程热力学》课程教学大纲编号：英文名称：Engineering Thermodynamics适用专业：建筑环境与设备工程责任教学单位：建筑环境与设备工程教研室总学时：64学分：4考核形式：考试课程类别：专业基础课修读方式：必修教学目的：《工程热力学》是建筑环境与设备工程专业的一门专业基础课，为空调工程、通风工程、制冷工程、热泵技术、供热工程等相关专业课程的学习打下一定的基础。
其主要任务是从工程实际出发，研究物质的热力性质、能量转换的规律和方法以及有效合理利用热能的途径。
包括热力系统的基本概念、气体的热力性质、热力学第一定律、理性气体的热力过程以及气体压缩、热力学第二定律、热力学第二定律、热力学微分关系、水蒸气、湿空气、气体和蒸汽的流动、制冷循环等基本内容的学习，可为学生学习专业课和从事本专业的科研、生产工作奠定必备的理论基础。
主要教学内容及要求：（一）绪论1、教学内容和教学要求教学内容：（1）能源以及热能利用；（2）工程热力学的研究对象及主要内容；（3）热力学的研究方法。
教学要求：（1）了解能源以及能源的开发利用；（2）了解工程热力学的研究对象及建筑材料的发展过程与发展趋势；2、能力培养要求：学生通过本章内容的学习，能对课程涉及到的内容有全面的了解，对后续内容有感性的认识，对本门课程与其他专业课程的关系有所了解。
（二）基本概念1、教学内容和教学要求教学内容：（1）热力系统；（2）工质的热力状态及其基本状态参数；（3）平衡状态、状态公理及状态方程；（4）准静态过程与可逆过程；（5）热力循环。
教学要求：（1）掌握系统、工质、状态、状态参数等基本概念；（2）掌握可逆过程及热力循环的基本概念；（3）掌握平衡状态概念及其与稳定状态和均匀状态的区别；（4）掌握功和热量的概念及其特性。
2、能力培养要求：学生通过本章内容的学习掌握热力系统的几个基本概念和理想过程的定义方法，能区分状态量和过程量、平衡与可逆等概念，会正确选取热力系统，掌握可逆过程的功量和热量的计算。
2024版工程热力学教案
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热力循环基本概念
2024/1/25
01
热力循环定义：热力系统经历一系列状态变化后， 回到初始状态的过程。
02
热力循环分类：根据工质状态变化特点，可分为开 式循环和闭式循环。
03
热力循环评价指标：热效率、㶲效率等。
18
卡诺循环及其热效率
2024/1/25
卡诺循环定义
由两个可逆定温过程和两个可逆绝热过程组成的理想热力循环。
物体内部所有分子热运动的动能 和分子势能的总和，单位是焦耳 （J）。
2024/1/25
温度 压力 体积 内能
表示物体冷热程度的物理量，单 位是摄氏度（°C）或开尔文 （K）。
物体所占空间的大小，单位是立 方米（m³）或立方厘米（cm³）。
9
热力学第一定律
2024/1/25
内容
热量可以从一个物体传递到另一个物体，也可以与机械能或其他 能量互相转换，但是在转换过程中，能量的总值保持不变。
同样需要考虑分子间的相互作用力，计算更 为复杂。
2024/1/25
实际气体的液化与汽化
在一定的温度和压力下，实际气体可以发生 相变。
14
湿空气性质及过程
湿空气的状态参数
包括干球温度、湿球温度、相 对湿度等。
湿空气的热力过程
如加热、冷却、加湿、去湿等， 需要考虑水蒸气的变化。
湿空气的焓湿图
表示湿空气状态参数之间的关 系，用于分析空调、制冷等过 程。
热电转换
利用热电效应将热能直接转换为 电能的技术，如温差发电、热离 子发电等。
2024/1/25
24
热力学在节能技术中的应用
2024/1/25
节能原理
01
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高等职业教育教学课程标准工程热力学
适用专业：化工机械
2006年4月
一、课程性质与任务
工程热力学课程是化工机械专业的一门专业基础课，是研究物质的热力性质、热能与其它能量之间相互转换规律的科学，是培养化机专业技术人员的一门重要技术基础课，它以热力学基本作为基础，通过物质的压力、温度、比容等宏观参数和受热、冷却、膨胀、收缩等整体行为，对宏观现象和热力过程进行研究，同时探讨各种热力过程的特性，达到提高热能利用率和热功转换效率的最终目的。
本课程的任务是使学生掌握能量转换与利用的基本定律及其运用，掌握工质的热力性质分析，了解工程中节能技术的热力学原理及其分析方法，以实现能量转换的高效性和经济性，并为学习其他有关课程及从事有关生产技术工作打下必要的基础。
二、课程教学目标
工程热力学是研究热能与其他形式的能量（尤其是机械能）之间相互转换规律的一门学科。
通过热能利用在整个能源利用中地位的阐述,使学生认识研究热能利用和学习工程热力学的重要性, 并注意渗透思想教育，逐步培养学生的辩证思维能力，加强学生的职业道德观念，向学生渗透爱课程、爱专业教育。
通过对我国能源及其利用现状的介绍,增强学生对我国能源问题的忧患意识和责任意识,激发学生为解决我国能源问题而努力学习的热情。
初步形成解决实际问题的能力，为学习专业知识和职业技能打下基础。
三、理论教学内容和要求
1 教学内容体系结构
课程体系结构为：
(1) 研究能量转化的宏观规律，即热力学第一定律与第二定律。
这是工程热力学的理论基础。
其中热力学第一定律从数量上描述了热能和机械能相互转换时的关系；热力学第二定律从质量上说明了热能和机械能之间的差别，指出能量转换的方向性。
(2) 研究工质（能量转换所凭借的物质）的基本热力性质。
(3) 研究常用典型热工设备中的工作过程。
即应用热力学基本定律，分析工质在各种热工设备中经历的状态变化过程和循环，并探讨和分析影响能量转换效果的因素，以其提高转换效果的途径。
从工程应用角度，全部教学内容紧紧围绕热能与机械能的相互转换规律和提高转换效率途径的研究主题。
2 课程要求
通过本课程的学习，学生应达到下列基本要求：
(1) 掌握热力学基本定律及其运用；
(2)理解工质的热力性质及各种机械装置中热力过程和热力循环的基本原理，正确运用各种公式和图表。
(3) 从课程内容的角度，学生在学习了热力学第一定律与第二定律，初步了解和掌握了理想气体热力性质和过程基本规律之后，可以应用这些基本知识分析、解决一些实际问题，达到对所学知识的第一次初步理解和应用。
然后，在进一步学习了实际气体热力性质和过程之后，更深层次的应用前面所学的基本知识，深入分析实际装置中的热力过程和多种循环，从而达到能在更高的认知层面上进一步综合、灵活应用工程热力学的知识去解决实际问题。
(4) 从研究方法的角度，像其他学科一样，在工程热力学中，普遍采用抽象、概括、理想化和简化的方法。
这种略去细节、抽出共性、抓住主要矛盾的处理问题的方法，这种科学的抽象，不但不脱离实际，而且更深刻地反映了事物的本质，是科学研究的重要方法。
(5) 本课程的教学内容分为基础模块和选学模块两个部分。
基础模块是本课程的必修内容，为最低要求必学内容。
选学模块是根据学期学时、学生基础好坏以及本届学生培养特征而确定的选学的内容，可根据授课班级具体情况确定选学模块中选择内容。
(6)对理论知识的教学要求分为了解、理解、掌握三个层次：
了解：对知识有初步和一般的认识，知道“是什么”；
理解：能够领会基本概念、基本原理的含义，能够解释和说明一些简单的问题；
掌握：能够熟练地运用知识，分析和解决一些较复杂的问题。
四、课时分配
五、说明
1 制定课程标准依据、适用范围和使用方法
(1)本课程标准是根据2001年教育部编的《高等职业教育有机化学课程基本要求》和我校高职三年制化机专业人才培养方案而制定的。
适用于我校高中三年制（高职）化机专业。
(2)本课程标准规定理论教学时数为56学时，其中基础模块安排46学时，选学模块安排10学时，选学模块可可根据实际教学情况适当安排，总计56学时。
(3)本课程标准的基本要求不应削弱，但任课教师对课程标准中章节顺序、学时分配可适当调整，可适当增设一些习题课、讨论课。
2 教学建议
(1) 本课程是专业性较强的学科，教学方式应以课堂讲授为主，讲授时重点突出，概念清晰，注意启发式教学，培养学生的分析能力与解决问题的能力。
(2) 部分章节的自学——为培养学生的自学能力，教师在课堂上提出主线，一些内容由同学们自学，然后组织习题课讨论，讨论题可以围绕与实际生活密切的题目:如能源与环境、节能的重要性、建筑节能、辩证思维等。
(3) 阶段复习采用多媒体课件，这也是一种有效的学习方式。
3、成绩考核、评定方法
本课程为考察课，其中平时成绩占40%，期末成绩占60%。
评价学生成绩可以通过课上提问、学生作业、读书笔记、平时测验和考试成绩多方面进行综合评价。
4、教学参考书
(1)《工程热力学》徐建良编化学工业出版社
(2)《工程热力学》沈维道主编高等教育出版社
(3)《工程热力学》李斯特主编化学工业出版社
(4)《热学》(第二版) 秦允豪编2004.6高等教育出版社
(5)《热学》(第二版) 张玉民编2006.1科学出版社。