第一章—基本概念
第一章光的基本概念
第⼀章光的基本概念第⼀章光的基本概念1.1 光的性质就⼈的视觉来说，没有光也就没有⼀切。
什么是光？光是指辐射能的⼀部分，即具有刺激视觉器官特性的辐射能。
从物理学的观点说，光是电磁波谱的⼀部分，波长范围在380～780nm（纳⽶）之间，这个范围在视觉上可能稍有些差异。
任何物体发射或反射⾜够数量合适波长的辐射能，作⽤于⼈眼睛的感受器官，就可看见该物体。
⼀般辐射能波谱的范围，可见光谱辐射能的波长在即380～780nm 之间，仅是辐射能中很⼩的⼀部分。
在室内设计中，光不仅是为满⾜⼈们视觉的功能，还是⼀个重要的美学因素。
光可以形成空间，改变空间或者破坏空间。
因此，室内照明是室内设计的重要组成部分之⼀，在设计之初就应该加以考虑。
1.2 光度量1、光通量光源在单位时间内向周围空间辐射出去的并能使⼈眼产⽣光感的能量，称为光通量。
单位为流明（lm）。
光通量=光效X功率。
2、发光强度（光强）光源在空间某⼀⽅向上单位⽴体⾓内发射的光通量与该⽴⽅体⾓的⽐值，称为光源在这⼀⽅向上发光强度，简称光强，单位为坎德拉（cd）。
3、照度照度是⽤来说明被照⾯（⼯作⾯）上被照射的程度，通常⽤其单位⾯积内所接受的光通量来表⽰，单位为勒克斯（lx）或流明每平⽅⽶（lm/m2）。
4、亮度亮度也是⽤来表⽰物体表⾯发光（或反光）强弱的物理量，被视物体发光⾯在视线⽅向上的发光强度与发光⾯在垂直于该⽅向上的投影⾯积的⽐值，称为发光⾯的表⾯亮度，单位为坎德拉每平⽅⽶（cd/m2）。
1.3 光与颜⾊1、⾊温将⼀标准⿊体加热(如⽩炽灯中的钨丝)，随着温度升⾼⿊体的颜⾊开始沿着深红-浅红-橙-黄-⽩-蓝逐渐改变，当某光源发出的光的颜⾊与标准⿊体处于某温度的颜⾊相同时，我们将⿊体当时的绝对温度称为光源的⾊温，以绝对温度K 来表⽰。
基本⾊表:早霞3000k 黄昏 4000k正午5500k-5600k 其它⽩天时段 4800k（晴天时）阴天6500k左右⽩天正午的阴影和⽉夜 6700k左右⽩⾊路灯下偏紫⾊⾊温⽩炽灯⼟黄⾊聚光灯 3200k 烛光 1850k新闻灯 3200k 三基⾊⽇光灯 3200k商场⽇光灯 4500k2、显⾊性光源对物体本⾝颜⾊呈现的程度称为显⾊性，也就是颜⾊逼真的程度，显⾊性⾼的光源对颜⾊表现较好，我们所见到的颜⾊也就接近⾃然⾊，显⾊性低的光源对颜⾊再现较差，我们所见到的颜⾊偏差也较⼤，⽤显⾊指数（Ra）表⽰。
第一章 静力学基本概念及受力图
③ 画上主动力(一般已知 、约束反力(确定方位、假定方向) 上主动力 一般已知)、约束反力 确定方位、假定方向 一般已知 确定方位
21
[例1] 不计构件自重,分别画出圆柱体和 AB杆的受力图。
①选
②取
③画
ND' NE W YA ND XA
TB
22
[例2] 画出下列各构件的受力图。 。
D F 解： 1. 杆BC所受的力。 所受的力。 所受的力 所受的力。 2. 杆AB所受的力。 所受的力 FB′ B F D A FAx FA FB′ B F D H FB B A
第一部分
静力学
1
第一章 静力学基本概念及受力图
2
§1–1 §1–2 §1–3 §1–4
静力学的基本概念 静力学公理 约束与约束反力 物体的受力分析与受力图
3
§1-1 一、力(Force)
静力学的基本概念
1．定义： ①力是物体与物体之间的相互作用； ．定义 ②力是物体运动状态改变的原因。 2. 力的效应： 力的效应： ①运动效应(外效应)。 ②变形效应(内效应)。 3. 力的三要素(决定效应)：大小，方向，作用点(矢量) 力的三要素(决定效应) 4. 力的单位： 国际单位：牛顿(N) 力的单位： F A
约束反力特点： 约束反力特点：提供在平面内两个互相垂 直方向的反力。 直方向的反力。
18
4、滚动铰链支座 (roller support)
约束特点：限制物体在平面内垂直方向的移动。 约束特点：限制物体在平面内垂直方向的移动。 约束反力特点：提供在平面内垂直方向的反力。 约束反力特点：提供在平面内垂直方向的反力。
32
作业
1-2(b)、 (c)、 (f)、 (h) 、 、 、 1-3, 1-4 2-1、2-4 、
基本概念及定义
实际过程是否可以作为准静态过程来处理？ 实际过程是否可以作为准静态过程来处理？这取决于所谓 弛豫时间。 弛豫时间。 弛豫时间—气体的平衡状态被破坏后恢复平衡所需的时间 气体的平衡状态被破坏后恢复平衡所需的时间。 弛豫时间 气体的平衡状态被破坏后恢复平衡所需的时间。 大部分实际过程可以近似地当做准静态过程。 大部分实际过程可以近似地当做准静态过程。因为气体分 子热运动的平均速度可达每秒数百米以上， 子热运动的平均速度可达每秒数百米以上，气体压力传播的速 度也达每秒数百米，因而在一般工程设备具有的有限空间中， 度也达每秒数百米，因而在一般工程设备具有的有限空间中， 气体的平衡状态被破坏后恢复平衡所需的时间， 气体的平衡状态被破坏后恢复平衡所需的时间，即所谓弛豫时 间非常短。 间非常短。 例如，内燃机的活塞运动速度仅每秒十余米， 例如，内燃机的活塞运动速度仅每秒十余米，与其中的气 体分子热运动的平均速度相比相差一个数量级，因此， 体分子热运动的平均速度相比相差一个数量级，因此，当机器 工作时气体工质内部能及时地不断建立平衡状态， 工作时气体工质内部能及时地不断建立平衡状态，而工质的变 化过程很接近准静态过程
功量： 功量：
δ W = pdV
势：p 势：T
W1−2 = ∫ pdV
1
2
状态坐标: 状态坐标:V 状态坐标: ？ 状态坐标:
热量 所以有
取描述热量传递的状态坐标为熵： 单位 单位： 取描述热量传递的状态坐标为熵：S,单位：J/K。
δ Q = T dS
Q1−2 = ∫ T dS
1
2
S 工质， 对1kg工质，则有 δq = 工质 则有： = = Td = Tds m m m
对准静态过程， 对准静态过程，F=pA,所以 δW=Fdx ,所以，δ 当系统由状态1到状态2进行一个准静态过程时， 当系统由状态1到状态2进行一个准静态过程时，系统对外 界所作的功可表示为： 界所作的功可表示为： 2 2 W1− 2 = ∫ δW = ∫ pdV
工程热力学-01 基本概念及定义
平衡状态1
p1 v1
p
p2
2
压容图 p-v图
平衡状态2
p1
1
p2 v2
O
v2
v1
v
12
1-4 状态方程式
在平衡状态下，由气态物质组成的系统，只要知道两个独立的 状态参数，系统的状态就完全确定，即所有的状态参数的数值随之 确定。这说明状态参数间存在某种确定的函数关系，状态参数之间 存在着确定的函数关系，这种函数关系就称为热力学函数。
（2）当系统处于热力学平衡状态时，只要没有外界的影响， 系统的状态就不会发生变化。
（3）整个系统可用一组具有确定数值的温度、压力及其他参
? 数来描述其状态。
10
经验表明，确定热力学系统所处平衡状态所需的独立状 态参数的数目，就等于系统和外界间进行能量传递方式的数 目。对于工程上常见的气态物质组成的系统，系统和外界间传递 的能量只限于热量和系统容积变化所作的功两种形式，因此只需 要两个独立的状态参数即可描述一个平衡状态。
3、平衡状态、稳定状态、均匀状态
（1）关于稳定状态与平衡状态
稳定状态时，状态参数虽不随时间改 变，但它是依靠外界影响来维持的。而平 衡状态是不受外界影响时，参数不随时间 变化的状态。
85℃ 20℃
90℃
15℃
铜棒
平衡必稳定，稳定未必平衡。
（2）关于均匀状态与平衡 水
质统称为外界。 通常选取工质作为热力学系统，把高温热源、低温热源
等其他物体取作外界。
3、边界 ——热力学系统和外界之间的分界面称为边界。
边界可以是固定的，也可以是移动的； 边界可以是实际的，也可以是假想的。
3
二、热力学系统的分类 依据——有无物质或能量的交换
第一章流体力学基本概念
分别运动至A’,B’,C’,D’点，则有
A
B
A'
B'
udt
E D D D A A (u d)d u u t d dtudt
图1-2 速度梯度
由于
du ED
dt
因此得速度梯度 duED tgd d
dy dydt dt dt
可以看出dθ为矩形ABCD在dt时间后剪切变形角度，这就表明速度梯度实质上就 是流体运动时剪切变形角速度
•第一章流体力学基本概念
随着科学技术的不断进步，计算机的发展和应用，流体力学的研究领域和应用范 围将不断加深和扩大。从总的发展趋势来看，随着工业应用日益扩大，生产技术 飞速发展，不仅可以推动人们对流动现象深入了解，为科学研究提供丰富的课题 内容，而且也为验证已有的理论、假设和关系提供机会。理论和实践密切结合， 科学研究和工业应用相互促进，必将推动本学科逐步成熟并趋于完善。
第一章 流体力学基本概念
第一节 流体力学的发展、应用及其研究方法 第二节 流体的特征和连续介质假设 第三节 流体的主要物理性质及分类 第四节 作用在流体上的力
•第一章流体力学基本概念
第一节 流体力学的发展、应用及其研究方法
一、流体力学发展简史
流体力学是研究流体的平衡及运动规律，流体与固体之间的相互作 用规律，以及研究流体的机械运动与其他形式的运动（如热运动、化学 运动等）之间的相互作用规律的一门学科。 流体力学属于力学范畴，是 力学的一个重要分支。其发展和数学、普通力学的发展密不可分。流体 力学起源于阿基米德（Archimedes，公元前278~公元前212）对浮力的 研究。
流体的压缩性及相应的体积弹性模量是随流体的种类、温度和压力而变化 的。当压缩性对所研究的流动影响不大，可以忽略不计时，这种流动成为不可 压缩流动，反之称为可压缩流动。通常，液体的压缩性不大，所以工程上一般 不考虑液体的压缩性，把液体当作不可压缩流体来处理。当然，研究一个具体 流动问题时，是否考虑压缩性的影响不仅取决于流体是气体还是液体，而更主 要是由具体条件来决定。
第一章 行政法的基本概念
第一章行政法的基本概念第一节行政一、行政的涵义与特征在中外学术论著中，人们对行政现象及其定义问题，仁者见仁，智者见智。
从我国现实社会生活中去考查，主要从以下两种意义上使用行政：一是泛指各类社会组织对其所属机构、工作人员、财物以及其他各种内外部事务进行的组织、管理、处置等的活动。
这种广义上理解和使用的行政，既包括了公行政（以社会公共利益为基本价值取向的行政），也包括了私行政（以组织的本体利益或私益为基本价值取向的行政）。
二是特指国家行政主体（主要是指国家行政机关）及其工作人员行使国家权力或执行国家公务的活动。
人们常说的“行政机关”、“依法行政”等之中的“行政”即是从这种意义而言的。
这种特定意义的行政属于公行政，属于公行政中的国家行政。
行政法上所说的行政，应当是指第二种意义上的行政。
基于此认识，我们对行政法上所说的行政做如下定义：行政是指国家行政主体根据法律并为了执行法律而运用宪法、法律所赋予的国家行政权对国家事务与社会公共事务进行组织和管理的活动。
其具有以下几个基本特征：1、行政是国家行政主体的活动。
这即是说实施行政的主体只能是国家行政机关和法律、法规、规章等授权可以从事国家行政活动的组织，除此之外的其他任何国家机关、企事业单位、社会团体等虽然有可能成为广泛意义上的公行政主体，但非经法律、法规授权均不能成为实施国家行政活动的主体。
2、行政是行使国家行政权的活动。
这是行政有别于其他国家机关以及组织的活动的最重要特征。
所谓行政权，可以从以下两个层次来理解：其一，从宪法对国家权力分工的层面上而言，行政权是一种典型的国家权力，是与国家的立法权、司法权等相对的概念范畴，是国家政权的重要组成部分；其二，从具体化了的行政法律关系主体权利义务内容的层面而言，是指国家行政主体及其工作人员依法所拥有的行政职权。
3、行政是根据法律并为了执行法律而行使国家行政权的活动。
4、行政是运用国家行政权对国家与社会公共事务进行组织和管理的活动。
工程热力学名词解释
工程热力学名词解释专题注：参考哈工大的工程热力学和西交大的工程热力学第一章——基本概念1、闭口系统：热力系与外界无物质交换的系统。
2、开口系统：热力系与外界有物质交换的系统。
3、绝热系统：热力系与外界无热量交换的系统。
4、孤立系统：热力系与外界有热量交换的系统。
5、热力平衡状态：热力系在没有外界作用的情况下其宏观性质不随时间变化的状态。
6、准静态过程：如果造成系统状态改变的不平衡势差无限小，以致该系统在任意时刻均无限接近于某个平衡态，这样的过程称为准静态过程7、热力循环：热力系从某一状态开始，经历一系列中间状态后，又回复到原来状态。
8、系统储存能：是指热力学能、宏观动能、和重力位能的总和。
9、热力系统：根据所研究问题的需要，把用某种表面包围的特定物质和空间作为具体指定的热力学的研究对象，称之为热力系统。
第二章——热力学第一定律1、热力学第一定律：当热能与其他形式的能量相互转换时，能的总量保持不变。
或者，第一类永动机是不可能制成的。
2、焓：可以理解为由于工质流动而携带的、并取决于热力状态参数的能量，即热力学能与推动功的总和。
3、技术功：技术上可资利用的功，是稳定流动系统中系统动能、位能的增量与轴功三项之和4、稳态稳流：稳定流动时指流道中任何位置上的流体的流速及其他状态参数都不随时间而变化流动。
第三章——热力学第二定律1、可逆过程：系统经过一个过程后，如果使热力系沿原过程的路线反向进行并恢复到原状态，将不会给外界留下任何影响。
2、热力学第二定律：克劳修斯表述：不可能把热从低温物体转移到高温物体而不引起其他变化。
开尔文普朗克表述：不可能从单一热源吸热而使之全部转变为功。
3、可用能与不可用能：可以转变为机械功的那部分热能称为可用能，不能转变为机械功的那部分热能称为不可用能。
4、熵流：热力系和外界交换热量而导致的熵的流动量5、熵产：由热力系内部的热产引起的熵的产生。
6、卡诺定理:工作再两个恒温热源（1T 和2T ）之间的循环，不管采用什么工质，如果是可逆的，其热效率均为121T T ，如果不是可逆的，其热效率恒小于121T T 。
第一章 热力学基本概念
工程热力学与传热学第一章基本概念典型问题分析典型问题一.基本概念分析1闭口系统具有恒定的质量，但具有恒定质量的系统不一定就是闭口系统。
2孤立系统一定是闭口的，反之则不然。
3孤立系统一定是绝热系统，但绝热系统不一定都是孤立的。
4孤立系统的热力学状态不能发生变化。
5平衡状态的系统不一定是均匀的，均匀系统则一定处于平衡状态。
6摄氏温度的零点相当于热力学温度的273.15K。
7只有绝对压力才能表示工质所处的状态，才是状态参数。
8只有平衡状态，才能用状态参数坐标图上的一点来表示。
9非平衡状态，因为没有确定的状态参数，无法在状态参数坐标图中表示。
10不平衡过程，一定是不可逆过程；11不可逆过程就是指工质不能恢复原来状态的过程；12一个可逆过程必须同时也是一个准平衡过程，但准平衡过程不一定是可逆的。
13实际过程都是不可逆过程。
14功可以全部转变为热，但热不能全部转变为热15质量相同的物体A和B，若T A >T B，则物体A具有的热量比物体B多。
二.计算题分析1测得容器内气体的表压力为0.25MPa，当地大气压为755mmHg，求容器内气体的绝对压力p，并分别用（1）MPa（兆帕）；（2）bar（巴）；（3）atm（物理大气压）；（4）at（工程大气压）表示。
2某种气体工质从状态1（p1，V1）可逆地膨胀到状态2。
膨胀过程中：（1）工质的压力服从p=a-bV，其中a，b为常数；（2）工质的pV保持恒定为p1V1。
试分别求两过程中气体的膨胀功。
3利用体积为2m3的储气罐中的压缩空气给气球充气，开始时气球内完全没有气体，呈扁平状，可忽略其内部容积。
设气球弹力可忽略不计，充气过程中气体温度维持不变，大气压力为0.9 ╳105Pa。
为使气球充到2m3，问气罐内气体最低初压力及气体所作的功是多少？已知空气满足状态方程式pV=mR g T。
分析解答一. 基本概念分析解答1 √；2 √；3 √；4 ╳；5 √；6 √；7 √；8 √；9 √；10 √；11 ╳；12 √；13 √；14 ╳；15 ╳；二. 计算题分析解答1 解：依据： Pa Pa Pa p Pa mmHg p p p b e 66107305.04322.1337551025.04332.1331,⨯=⨯+⨯==+=单位换算：at Pa Pa atm PaPa bar Pa Pa MPa PaPa 7575.35.06698107305.0)4(7460.3325101107305.0)3(057.310107305.0)2(7305.010107305.01665666=⨯=⨯=⨯=⨯）（ 2 解：过程为可逆过程： 1211212121212221122121ln )2()(2)()(1V V V p V dV pV pdV W V V b V V a dV bV a pdV W ===---=-==⎰⎰⎰⎰--）（ 分析：在上述两过程中，系统的初，终态相同，但中间途径不同，因而气体的膨胀功也不同。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
● 热力系统的分类
◆ 系统内物质组成的特征
★ 单组分系统：工质只由单一组分的物质 组成
★ 多组分系统：工质由多种不同组分的 物质组成
● 热力系统的分类
◆ 系统内工质的相态
★ 均匀系统； ★ 单相系统； ★ 多相系统。
均匀系统一定是单相系统。
1.2 热力状态
1.2.1 状态及状态参数
● 定义 ◆ 某一瞬间热力系统所呈现的宏观状况称为系统 的状态。 ◆ 描述系统所处状态的宏观物理量称为状态参数。
压力的表示方法
◆ 绝对压力（p）、表压力（pg）、 真空度（pv）
◆ 绝对压力p、表压力pg、真空度pv、 大气压力pb的关系 pg =p- pb pv= pb-p
只有绝对压力p才是系统的状态参数。
pg =p- pb pv= pb-p
不同压力的关系图
例1：已知甲醇合成塔上压力表的读数为 150kgf/cm2，这时车间内气压计上的 读数为780mmHg。试求合成塔内绝 对压力等于多少kPa？
1 基本概念
1.1 热力系统
1.热力系统（热力系、系统、体系）的定义： 人为分割出来作为热力学分析对象的有限物
质系统叫做热力系统。
2.系统、外界与边界 外界：系统以外的所有物质。 边界（界面、控制面）：系统与外界的分界面。
系统与外界通过边界交换能量和质量。
热力系统举例
● 热力系统的分类
◆ 与外界是否有物质交换
★温度是确定一个系统是否与其它系统处于热平 衡的物理量。
★热力学第零定律给出了比较温度的方法。
● 温标
为了进行温度测量，需要有温度的数值表示 法，即建立温度的标尺，这个标尺就称为温标。
◆ 摄氏温标 t （单位℃） ◆ 华氏温标 t （单位℉） ◆ 热力学温标 T （单位 K） ◆ 朗肯温标 T （单位°R ）
（1）若压力表B、表C的读数分别为75kPa、0.11MPa，试确 定压力表A上的读数及容器两部分内气体的绝对压力；
（2）若表C为真空计，读数为24kPa，压力表B的读数为 36kPa，试问表A是什么表？读数是多少？
2. 温度
◆ 传统：温度是物体冷热程度的标志。 ◆ 微观：温度是衡量分子平均动能的量度。
● 常用温标之间的关系
绝对K
373.15
273.16 273.15
摄氏℃ 华氏℉ 朗肯 ºR
100 水沸点
212
671相点
0 冰熔点
32
-17.8 盐水熔点 0
559.67 491.67 459.67
0
-273.15
-459.67
0
● 温标之间的换算关系：
T (K) t(℃) 273.15
T (R) t(F) 459.67
t(F) 1.8t(℃) 32
T (R) 1.8T (K)
T (K) t(℃) T (R) 1.8t(℃)
T (R) t(F)
3.比体积（比容）
● 比容：单位质量物质所占的容积
v V m
m3/kg
● 密度：单位容积所含的物质质量
摄氏温标和热力学温标
摄氏温标规定，标准大气压下纯水的冰点温 度为0℃，沸点温度为100℃，两定点之间的温度， 按温度与测量物质的某种物理量（如液柱体积、 金属电阻等）的线性关系确定。
热力学温标是与测温物质无关的温标，它选 取水的三相点的温度为273.16K，定义1K的温度 间隔等于水的三相点热力学温度的1/273.16。
状态参数的分类
★ 基本状态参数：可以直接测量的状态参数。 如压力p、温度T、比体积v。
★ 导出状态参数：由基本状态参数间接求得的 参数。 如内能U、焓H、熵S等。
1. 压力
● 压力的定义
◆ 沿垂直方向作用在单位面积上的力称为压 力（即物理中压强）。
◆ 对于容器内的气态工质来说，压力是大量 气
体分子作不规则运动时对器壁单位面积撞 击
m V
1 v
kg/m3
● 反应了工质聚集的疏密程度
1.2 热力状态
1.2.2 状态参数的特性
1.数学特性
●状态参数是状态的单值函数。 状态确定，则状态参数也随之确定；反之亦然。
●状态参数的积分特性：状态参数的变化量 与路径无关，只与初终态有关。
●状态参数的微分特性：全微分
状态参数的微分特性
设 z =z (x , y) ， dz是全微分
T 0.5 mc2 T=0 0.5 mc2=0 分子一切运动停止，零动能。
● 热力学第零定律
◆ 热平衡：不同物体的冷热程度相同，则它们处于热平衡。 ◆ 热力学第零定律（热力学中的一个基本实验结果）：
若两个热力系分别与第三个热力系处于热平衡，那么这 两个热力系也处于热平衡。
温度测量的理论基础 B 相当于温度计
例2：在通风机吸气管上用U型管压力计测出的压 力为300mmH2O，这时气压计上的读数750mmHg。 试：（1）求吸气管内气体的绝对压力等于多少
kPa？ （2）若吸气管内的气体压力不变，而大气
压下降至735mmHg，这时U型管压力计 的读数等于多少？
例3：某容器被一刚性壁分成两部分，在容器的不同部位安装 有压力计，如图所示。压力表A、C位于大气环境中，B位 于室Ⅱ中。设大气压力为97kPa：
作用力的宏观统计结果。
压力的单位
压力的单位是N/m2 ，符号是帕（Pa） 常用压力单位的换算见附表1（222页） 1 atm = 760 mmHg =ρgh = 1.013105 Pa 1 at = 1 kgf/ cm2 = 9.8067 104 Pa 1 MPa ＝ 103kPa = 106Pa ＝ 10bar
● 为什么叫做热力学第零定律
热力学第零定律 热力学第一定律 热力学第二定律 热力学第三定律
1931年
T
18401850年 E
18541855年 S
1906年
S基准
● 温度的热力学定义
★由热力学第零定律可以推断：处于同一热平衡 状态的各个热力系，必定有某一宏观特征彼此 相同，用于描述此宏观特征的物理量——温度。
★ 闭口系统（闭系、封闭系统、控制质量系统）； ★ 开口系统（开系、敞开系统、控制体积系统）。
开系和闭系在一定条件下可互相转化，主要 取决于分析问题的需要和方便。
开系与闭系的转化
● 热力系统的分类
◆ 与外界是否有能量交换 ★ 简单热力系统； ★ 绝热系统； ★ 孤立系统。
孤立系统一定是闭口系统，也一定是绝热系统。