工程热力学1详解
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工程热力学第一章基本概念
04
热力循环
循环的定义和分类
定义
热力循环是一系列按照一定顺序进行的热力过程，并且最终 回到初始状态。
分类
根据不同的分类标准，如工作介质、循环温度、循环方式等 ，可以将热力循环分为多种类型，如蒸汽循环、燃气循环、 制冷循环等。
理想循环和实际循环
理想循环
理想循环是指在没有任何损失的 理想情况下进行的循环，其效率 最高。例如，理想蒸汽循环、理 想燃气循环等。
可逆过程和不可逆过程
总结词
可逆过程和不可逆过程是热力学中重要的概念，它们在能量转换和利用中具有重要意义。
详细描述
可逆过程是指系统在变化过程中，每一个中间状态都是平衡状态，且不引起其他影响的过程。不可逆过程则是指 系统在变化过程中，存在非平衡状态，且会引起其他影响的过程。这两种过程的特性对热力学系统的能量转换和 利用具有重要影响。
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平衡状态的分类
绝对平衡状态
系统内部各部分之间没有任何相对运 动或相对变形，整个系统处于完全静 止的状态。
相对平衡状态
系统内部各部分之间存在一定的相对 运动或相对变形，但这种运动或变形 是稳定的，不会引起系统内部各部分 之间的相互作用或能量交换。
平衡状态参数
01
02
03
04
温度
表示物体冷热程度的物理量， 是物体分子热运动的宏观表现 。
工程热力学第一章基本概念
目
CONTENCT
录
• 热力系统 • 热力平衡 • 热力过程 • 热力循环
01
热力系统
热力系统的定义
热力系统
在工程热力学中，热力系统是指一个封闭或开放的 体系，其中包含着相互作用的物质和能量。
工程热力学1总结pptx解析
s
s
s
定压吸热 q1=h1—h4 定压吸热 q1=q14+q1’5 定压吸热 q1=h1—h6
定压放热 q2= h2—h3 定压放热 q2= h2—h3 定压放热 1 h2 h3
绝热膨胀 wT= h1—h2
绝热膨胀（或定熵） wT (h1 h5 ) (h1 h2 )
绝热膨胀wT wT1 wT 2 wT1 h1 hA
wT 2 (1)hA h2
绝热压缩 wP= h4—h3 绝热压缩wP= h4—h3 绝热压缩 wp wp34 wp56
w0 q1 q2 wT wP
热效率
t
w0 q1
;
耗汽率 d 3600 kg/(kW.h)
w0
六、制冷循环
循环
空气压缩制冷
蒸汽压缩制冷
T-s图上的表示
吸热过程 放热过程 膨胀过程 压缩过程 耗循环净功 经济指标
(刚性容器)
定压过程
h cpT
w pv wt 0 （p=定值） (换热器 )
定温过程
T s（可逆）
w wt T s （可逆）（Ｔ＝定值）
设备名称
能量方程
其它
汽轮机等 绝热过程 压气机等
wt h1 h2 wc h2 h1
相对内效率 oi wT ' wT 绝热效率 cs wc wc'
4、大型计算和分析： 数量、经济性、安全性的结论
如何拿分
1、多写： 一点也不会的，写一点理想气体状态方程， 写一个稳定流动能量方程，写一个可用能 损失方程，画一些p-v图、T-s图，总比空 那儿好，说不定给你两分呢。
2、分步： 千万不要一套参数丢进去，一个结果跳出 来，迷信活动一样，要分步，这样即使有 一步错了，也不会扣太多分，由此连带的 错误结果说不定就不扣分了
[工学]工程热力学第1章-基本概念资料讲解
![[工学]工程热力学第1章-基本概念资料讲解](https://img.taocdn.com/s3/m/cf5854d432d4b14e852458fb770bf78a65293a87.png)
R MRg
工程热力学
四、 状态参数坐标图（parametric coordinates）
一简单可压缩系只有两个独立参数，所以可用平 面坐标上一点确定其状态，反之任一状态可在平面坐 标上找到对应点，如：
p
p1 1
T
T2 2
p
p3 3
O
v1
河北理工大学
vO
s2
sO
T3
T
附：纯物质的p-v-T图
工程热力学
ppbpv (ppb) ppbpe (ppb)
河北理工大学
工程热力学
常用压力单位：
1Pa 1mN2 1MPa 1106Pa 1bar 1105Pa 1atm101325Pa 760mmHg 1mmHg 133.32Pa 1mmH2O9.80665Pa
工程热力学
1kPa 1103Pa
河北理工大学
环境压力与大气压力 环境压力是压力表所处环境 注：环境压力一般为大气压力，但不一定都是。
注意：1）不计恒外力场影响；
2）复相系未必不均匀—湿蒸汽； 单元系未必均匀—气液平衡分离状态。
河北理工大学
2. 按系统与外界质量交换
闭口系（closed system） （控制质量CM）
—热力系统和外界只有能量交换而 无物质交换
开口系统（open system） （控制体积CV） —热力系统和外界不仅有能量交换而
p A F c o s p b A(f 0 ) 准静态过程，可逆
河北理工大学
讨论：
工程热力学
1.可逆=准静态+没有耗散效应 2.准静态着眼于系统内部平衡，可逆着眼于
系统内部及系统与外界作用的总效果 3.一切实际过程不可逆 4.内部可逆过程的概念 5.可逆过程可用状态参数图上实线表示
工程热力学第一章
循环过程——工质从某一初态出发，经历一系列状态变化，最后又回到初始状态的全过程为循环过程（简称为循环）。 如图：循环1-2-3-4-1
1-5 热力循环
P
V
0
1
2
4
3
循环概念
循环过程的特点——经一个循环后系统的内能不变。 净功 A = 循环过程曲线所包围的面积
V
0
A
a
2
分度方法：认定测温物质的测温属性随温度的变化是线性 的。0℃与100℃这两个基准点之间分成100等分, 每一等分为1度。
基 准 点：纯水的汽、液、固三相平衡共存的状态点(三相 点)为基准点，并规定它的温度为273.16K。
t = T—273.15
二、可逆过程
可逆过程的实现
准静态过程 + 无耗散效应 = 可逆过程
无不平衡势差
通过摩擦使功 变热的效应(摩阻，电阻，非弹性变性，磁阻等）
不平衡势差 不可逆根源 耗散效应
耗散效应
典型的不可逆过程
不等温传热
节流过程 (阀门）
二、状态公里
闭口系：
不平衡势差 状态变化 能量传递
消除一种不平衡势差 达到某一方面平衡 消除一种能量传递方式
而不平衡势差彼此独立
独立参数数目N=不平衡势差数 =能量转换方式的数目 =各种功的方式+热量= n+1
2
1
1
2
逆循环的评价指标
逆循环：净效应（对内作功，放热）
Wnet
T0
Q1
Q2
T2
制冷循环：制冷系数
制热循环：制热系数
实际过程不是可逆过程，但为了研究方便，先按理想情况（可逆过程）处理，用系统参数加以分析，然后考虑不可逆，因素加以修正。
1-5 热力循环
P
V
0
1
2
4
3
循环概念
循环过程的特点——经一个循环后系统的内能不变。 净功 A = 循环过程曲线所包围的面积
V
0
A
a
2
分度方法：认定测温物质的测温属性随温度的变化是线性 的。0℃与100℃这两个基准点之间分成100等分, 每一等分为1度。
基 准 点：纯水的汽、液、固三相平衡共存的状态点(三相 点)为基准点，并规定它的温度为273.16K。
t = T—273.15
二、可逆过程
可逆过程的实现
准静态过程 + 无耗散效应 = 可逆过程
无不平衡势差
通过摩擦使功 变热的效应(摩阻，电阻，非弹性变性，磁阻等）
不平衡势差 不可逆根源 耗散效应
耗散效应
典型的不可逆过程
不等温传热
节流过程 (阀门）
二、状态公里
闭口系：
不平衡势差 状态变化 能量传递
消除一种不平衡势差 达到某一方面平衡 消除一种能量传递方式
而不平衡势差彼此独立
独立参数数目N=不平衡势差数 =能量转换方式的数目 =各种功的方式+热量= n+1
2
1
1
2
逆循环的评价指标
逆循环：净效应（对内作功，放热）
Wnet
T0
Q1
Q2
T2
制冷循环：制冷系数
制热循环：制热系数
实际过程不是可逆过程，但为了研究方便，先按理想情况（可逆过程）处理，用系统参数加以分析，然后考虑不可逆，因素加以修正。
工程热力学(上)
工程热力学（上）工程热力学（上）是热力学的一个分支领域，主要研究能量与物质的传递过程，以及它们与环境之间的关系。
理解工程热力学是工程师的基本素养之一，它对于各种工程领域的应用具有不可替代的作用。
能量转化和能量守恒定律是工程热力学的基本原理之一。
能量转化指的是物质可以通过传导、对流、辐射等方式在系统中传递能量，并且能量的形式可能会发生变化，例如热能可以转化为电能或机械能等。
能量守恒定律是指在封闭系统内，能量的总量是不会改变的，只会出现在不同形式的转换中。
对于控制能量传递的系统来说，了解和应用上述原理至关重要。
热力学参数是工程热力学的基础概念。
物质的温度、压力、体积和物态等热力学参数直接影响着它们的性质和行为。
例如，热传导和热对流各自取决于材料的热导率和流体的温差和速度，因此掌握热力学参数对于预测和优化能量传递过程非常重要。
热力学模型是研究工程热力学的重要工具。
它们可以描述物质在不同温度、压力和密度条件下的行为，从而预测物理现象。
例如，热力学模型可以用于研究热交换器中热量传递的效率，或者为制造高温熔融金属提供参数。
热力学模型也可以应用于分析工程系统中的能量转换和工作流程，从而提高其效率和优化工艺。
热平衡是工程热力学的一项核心概念。
在封闭系统内，热平衡是指物质之间相等的热能交换，也就是说，物质之间达到了同温度状态。
热平衡是保证系统正常工作的关键因素，无论是热机还是化工系统，都需要维护热平衡，使其高效地运作。
熵是热力学的重要参数之一。
它定义了系统的无序度，当它增加时，系统的无序度会增加。
熵是一个重要的概念，因为它用于解释自然过程的方向和属性。
例如，熵增加可将热能转化为机械能，但同时也会增加物质的无序度。
因此，对系统中的熵进行控制和优化是减少能量浪费的关键措施。
最后，工程热力学还涉及到热力学第一定律和第二定律，它们分别描述了能量守恒和热传递的方向性。
热力学第一定律是对能量守恒定律的概括，描述了系统中能量转化的过程。
工程热力学 课件 第一章 基本概念
第一章 基本概念
1-1 热能在热机中转变成机械能的过程
➢ 热能动力装置
▪ 从燃料燃烧中得到热能，以及利用热能得到动力的 整套设备（包括辅助设备）统称为热能动力装置
▪ 燃气动力装置—内燃机，由气缸和活塞组成 ▪ 蒸气动力装置，由锅炉、汽轮机、冷凝器、泵等组
成 ▪ 共性：用某种媒介物质（工质）从某个能源（高温
2.取全部气体为热力系，利用理想气体状态方程
m p1,minV1 p2 V1 VB
RgT1
RgT2
3.气球排斥大气作功，界面上反力为恒值，可用如下公式
计算
W p0V2 V1
➢ 过程热量
▪ 热力学中把热量定义为热力系和外界之间仅仅由 于温度不同而通过边界传递的能量
▪ 热量的单位是J（焦尔），工程上常用kJ（千焦）
➢ 可逆过程和不可逆过程
▪ 当完成了某一过程之后，如果有可能使工质沿相 同的路径逆行而回复到原来状态，并使相互作用 中所涉及到的外界亦回复到原来状态而不留下任 何改变，这一过程就叫做可逆过程
▪ 不满足上述条件的过程为不可逆过程
▪ 可逆过程的基本特征：是准平衡过程，满足热的 和力的平衡条件，同时过程中没有任何耗散效应
m
2
w12 1 pdv
▪ 工程热力学中约定：气体膨胀所作的功为正值， 外力压缩气体所消耗的功为负值
▪ 功不是状态参数而是过程量，功的数值不仅决定 于工质的初态和终态，还和过程的中间途径有关
▪ 闭口系工质在膨胀过程中所作的功一部分因摩擦 而耗散，一部分反抗大气压力作功，余下部分才 是可被利用的功
w=W/m 单位时间内完成的功称为功率，单位为W（瓦）
1W=1J/s
1kW=1kJ/s
➢ 可逆过程的功
1-1 热能在热机中转变成机械能的过程
➢ 热能动力装置
▪ 从燃料燃烧中得到热能，以及利用热能得到动力的 整套设备（包括辅助设备）统称为热能动力装置
▪ 燃气动力装置—内燃机，由气缸和活塞组成 ▪ 蒸气动力装置，由锅炉、汽轮机、冷凝器、泵等组
成 ▪ 共性：用某种媒介物质（工质）从某个能源（高温
2.取全部气体为热力系，利用理想气体状态方程
m p1,minV1 p2 V1 VB
RgT1
RgT2
3.气球排斥大气作功，界面上反力为恒值，可用如下公式
计算
W p0V2 V1
➢ 过程热量
▪ 热力学中把热量定义为热力系和外界之间仅仅由 于温度不同而通过边界传递的能量
▪ 热量的单位是J（焦尔），工程上常用kJ（千焦）
➢ 可逆过程和不可逆过程
▪ 当完成了某一过程之后，如果有可能使工质沿相 同的路径逆行而回复到原来状态，并使相互作用 中所涉及到的外界亦回复到原来状态而不留下任 何改变，这一过程就叫做可逆过程
▪ 不满足上述条件的过程为不可逆过程
▪ 可逆过程的基本特征：是准平衡过程，满足热的 和力的平衡条件，同时过程中没有任何耗散效应
m
2
w12 1 pdv
▪ 工程热力学中约定：气体膨胀所作的功为正值， 外力压缩气体所消耗的功为负值
▪ 功不是状态参数而是过程量，功的数值不仅决定 于工质的初态和终态，还和过程的中间途径有关
▪ 闭口系工质在膨胀过程中所作的功一部分因摩擦 而耗散，一部分反抗大气压力作功，余下部分才 是可被利用的功
w=W/m 单位时间内完成的功称为功率，单位为W（瓦）
1W=1J/s
1kW=1kJ/s
➢ 可逆过程的功
工程热力学第一讲
温度
温度是把通过感觉而得到的冷热程度加 以客观表示的量。从第零定律可以推证， 互为热平衡的系统必然具有一个在数值上 相等的热力学参数来描述热平衡的特性、 这个参数就定义为温度。由此可知，温度 是描述热力系统冷热状态的物理量。温度 是大量分子热运动的集体表现，含有统计 意义，对于个别分子来说温度是没有意义 的。
它的重要性在于给出了温度的定义和温 度的测量方法，为建立温度概念提供实验 基础。
热力学第一定律
当能量被转移或转换时，以不同形式 存在的最终的总能量肯定与初始的总能量 相等，即能量守恒定律。
能量既不能被创造也不能被消灭，但它 可以从一种形态转变为另一种形态，且在 能量的转换的过程中，能量的总量保持不 变。
电磁波的形式辐射的能量。 热机：把热能变为机械能的各种机器的统称。 热力：产生于热能的作的功。
热量
热量与热能之间的关系就好比是做功与 机械能之间的关系一样。热量指的是内能 的变化、系统的做功。热量描述能量的流 动，而内能描述能量本身。热量是量度系 统内能变化的物理量。在热传递的过程中， 实质上是能量转移的过程，而热量就是能 量转换的一种量度。
随着人类技术文明的发展，人类对于热的认识有了新 的进展。在19世纪40年代，J.P.焦耳同志清楚地表明，热 是能量，并且指出热和功之间有一种精妙的换算关系。
热量
与热相关的概念 热能：物体燃烧时释放的能量，也指物体内
部分工作不规则运动时放出的能量。 热传导：热介质的一部分传到另一部分。 热辐射：固体液体和气体因温度而产生的以
此公式适用于任何条件，任何过程。
热力学第一定律
对于开口系统: 进入系统的能量
热力学第一定律
进入系统的能量 离开系统的能量 控制容积的储存能量
第一章工程热力学基础解读
第一章工程热力学基础第一节工质热力状态的基本参数一、状态与状态参数状态：热力系统中某瞬间表现的工质热力性质的总状况。
状态参数：描述工质状态特性的各种状态的宏观物理量。
如：温度（T ）、压力（P ）、比容（υ）或密度（ρ）、内能（u ）、焓（h ）、熵（s ）、自由能（f ）、自由焓（g ）等。
状态参数的数学特性:1．1212x x dx 表明：状态的路径积分仅与初、终状态有关，而与状态变化的途径无关。
2．dx =0表明：状态参数的循环积分为零基本状态参数：可直接或间接地用仪表测量出来的状态参数。
如：温度、压力、比容或密度温度：宏观上，是描述系统热力平衡状况时冷热程度的物理量。
微观上,是大量分子热运动强烈程度的量度BTwm 22式中22wm —分子平移运动的动能，其中m 是一个分子的质量，w 是分子平移运动的均方根速度；B —比例常数；T —气体的热力学温度。
热力学第零定律：如两个物体分别和第三个物体处于热平衡，则它们彼此之间也必然处于热平衡。
摄氏度与热力学温度的换算：tT 2732．压力：垂直作用于器壁单位面积上的力，称为压力，也称压强。
f Fp 式中：F —整个容器壁受到的力，单位为牛顿（N ）；f —容器壁的总面积（m 2）。
微观上：分子热运动产生的垂直作用于容器壁上单位面积的力。
nBTwm n p 322322式中：P —单位面积上的绝对压力；n —分子浓度，即单位容积内含有气体的分子数V N n ，其中N 为容积V 包含的气体分子总数。
压力测量依据：力平衡原理压力单位：MPa相对压力：相对于大气环境所测得的压力。
工程上常用测压仪表测定的压力。
以大气压力为计算起点，也称表压力。
g p B p （P>B ）H B p （P<B ）式中B —当地大气压力P g —高于当地大气压力时的相对压力，称表压力；H —低于当地大气压力时的相对压力，称为真空值。
注意：只有绝对压力才能代表工质的状态参数3．比容:比容：单位质量工质所具有的容积。
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基本状态参数：温度、压力、比容 导出状态参数：内能、焓、熵等
（一）温度
1、定义：温度是标志物体冷热的程度。
从微观上看，温度标志物质分子热运动的激烈程度。 对气体，它是大量分子平移动能平均值的度量，其关系式 为：
2
mc BT 2
式中T是热力学温度，B是比例系数，c 是分子移动的均方
根速度。
2、温度的测量：
的这种状态称为热力平衡状态，简称平衡状态。
热平衡：无热量传化 自发地趋于平衡状态
不平衡状态
平衡状态
系统受到外界的影响
3、平衡状态下的工质
气体：气体内部各处的性质是均匀一致的，各处的 温度、压力、密度等状态参数都相同。
液体：压力随高度变化 汽液两相：不均匀
因此均匀不是系统处于平衡状态之必要条件。
（二）、状态方程式
T=f(p,v) （三）、坐标图
p
p=f(T,v)
T
v=f(p,T)
1
2
v
s
平面坐标图上的任意一点，都相应于热力系的某一确
定的平衡状态，热力系每一平衡状态总可用坐标图上
的一点来表示。
五、工质的状态变化过程
（一）准平衡过程 1、定义：若工质在平衡被破坏后能自动回复平衡，且 回复所需的时间，即驰豫时间又很短，又若过程进行得 缓慢，经历的时间和驰豫时间相比甚大时，则在过程中 工质有足够的时间来恢复平衡，随时都不致远离平衡状 态，这样的过程称为准平衡过程又称准静态过程。
高温热源（热源）：工质从中吸取热能的物体 低温热源（冷源）：接受工质排出热能的物体
3、热力系统：人为分割出来以作为热力学
分析的 对象。 外界：系统周围的物体 边界：系统和外界之间的分界面 边界可以是实际存在的，也可以是假想的。 边界可以是固定的，也可以有位移或变形。
热力系统的类型：
闭口系统（控制质量）:系统与外界只有热量或 功的能量交换而无物质 的交换
工程热力学的主要内容：
1、基本概念与基本定律 2、热力过程与循环 3、常用工质的性质 4、化学热力学
三、热力学的研究方法
1、宏观研究方法：以热力学第一定律、第二定律等
基本定律作为总的依据，并根据各项问题的具体条件， 推导出很多有用的公式，得出若干重要的结论。 工程热力学主要应用宏观研究方法，还普遍采用抽象、 概括、理想化和简化的方法。
温度可用温度计测量,温度计的测温原理则利 用热力学第零定律：无论多少个物体互相接触都 能达到热平衡。将温度计分别和被测物体接触， 则在达到热平衡时，由温度计的示数即可知被测 物体的温度。
3、温标
1）摄氏温标：规定在标准大气下纯水的冰点是0℃，汽点是100
℃，而℃则是摄氏温度单位的符号。用于公制系
统。
5）热力学摄氏温标：t=T-273.15
（二）压力
1、定义：单位面积上所受到的垂直作用力
2、压力的测量： 弹簧管式压力计
U形管压力计 压力变送器
3、压力的分类：
表压力pe 绝对压力p （作为工质状态参数的压力） 大气压pb：是地面上空气柱的重量所造成 真空度pv
4、各压力间的关系：
1）p＞pb时: p=pe+pb
2、微观的研究方法：气体分子运动学说
统计热力学 作用:对宏观研究方法的解释与弥补
第一章 基本概念
❖ 本章主要内容: ❖ 热能在热机中转变成机械能的过程 ❖ 工质、热源、热力系统 ❖ 工质的热力学状态极其基本状态参数 ❖ 平衡状态、状态方程式、坐标图 ❖ 工质的状态变化过程 ❖ 热力循环
一、热能在热机中转变成机械能的过程
2）华氏温度：规定在标准大气压下纯水的冰点是32 °F，汽点是
212 °F，而°F则是华氏温度的符号。用于英制系
统。
换算关系：
tF 9 tc 32 5
3）、经验温标：由选定任意一种测温物质的某种物理
特性，采用任意一种温度标定规则所得到的温标。不能 作为度量温度的标准。
4）、热力学绝对温标：根据热力学第二定律的基本
1、热能利用的过程：
燃烧设备
热动力机
燃料的化学能
热能
机械能
2、热动力装置：燃烧设备+热机+辅助设备
蒸汽动力装置（图1-2） 内燃动力装置（图1-1）
3、热机工作的共同点：气体或蒸汽都经过吸
热、膨胀作功、排热等热力过程
二、工质、热源、热力系统
1、工质：实现热能和机械能相互转化的媒介物质 2、热源：
绪论
一、热能及其应用
1、自然界的能源种类：
煤、石油等燃料的化学能 ：燃烧产生热能 地热：直接以热能形式存在 原子核能：核反应产生热能 风能、水力以机械能形式直接利用
2、热能利用基本形式：
1）热能的直接利用 2）热能的动力应用
二、工程热力学的研究对象
工程热力学的研究对象：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。
2）p＜pb时: p=pb-pv
5、压力的单位：
帕斯卡（Pa）或牛/平方米（N/m2）
兆帕（MPa）或巴（bar） 1MPa=106Pa 1bar=105Pa
毫米汞柱（mmHg）和毫米水柱（mmH2O）
pA=hAρg p=hρg h=p/(ρg)
（三）、比体积及密度
1、比体积：单位质量物质所占的容积
开口系统（控制容积）:系统与外界不仅有能量 交换而且有物质的交换
孤立系统：系统与外界既无能量交换又无物质 的交换
绝热系统：系统与外界仅限无热量交换
三、工质的热力学状态及其基本状态参数
热力学状态：工质在热力变化过程中的某一瞬间所呈
现的宏观物理状况
状态参数：用来描述工质所处状态的宏观物理量
物质的状态变化由参数的变化标志出来
v=V/m
单位： m3/kg
2、密度：单位容积内物质的质量
ρ=m/V
单位： kg/m3
关系： v× ρ=1
3、重度：单位容积中物质的重量（工程单位制）
γ=G/V
单位： kg/m3
四、平衡状态、状态方程式、坐标图
（一）平衡状态
1、定义：一个热力系统，如果在不受外界影响的 条件下，系统的状态能够始终保持不变，系统
原理制定的温标，和测温物质的特性无关，可以成为度 量温度的共同标准。国际单位制中采用热力学温标。热 力学温度单位是开尔文，符号为“K”。热力学温标的 基准点采用水的三相点，即水的固相、液相、汽相平 衡共存的状态点。把水的三相点温度作为单一基准点， 并规定该点的温度为273.16K。因此，热力学温度单位 “开尔文”是水的三相温度的1/273.16。
（一）温度
1、定义：温度是标志物体冷热的程度。
从微观上看，温度标志物质分子热运动的激烈程度。 对气体，它是大量分子平移动能平均值的度量，其关系式 为：
2
mc BT 2
式中T是热力学温度，B是比例系数，c 是分子移动的均方
根速度。
2、温度的测量：
的这种状态称为热力平衡状态，简称平衡状态。
热平衡：无热量传化 自发地趋于平衡状态
不平衡状态
平衡状态
系统受到外界的影响
3、平衡状态下的工质
气体：气体内部各处的性质是均匀一致的，各处的 温度、压力、密度等状态参数都相同。
液体：压力随高度变化 汽液两相：不均匀
因此均匀不是系统处于平衡状态之必要条件。
（二）、状态方程式
T=f(p,v) （三）、坐标图
p
p=f(T,v)
T
v=f(p,T)
1
2
v
s
平面坐标图上的任意一点，都相应于热力系的某一确
定的平衡状态，热力系每一平衡状态总可用坐标图上
的一点来表示。
五、工质的状态变化过程
（一）准平衡过程 1、定义：若工质在平衡被破坏后能自动回复平衡，且 回复所需的时间，即驰豫时间又很短，又若过程进行得 缓慢，经历的时间和驰豫时间相比甚大时，则在过程中 工质有足够的时间来恢复平衡，随时都不致远离平衡状 态，这样的过程称为准平衡过程又称准静态过程。
高温热源（热源）：工质从中吸取热能的物体 低温热源（冷源）：接受工质排出热能的物体
3、热力系统：人为分割出来以作为热力学
分析的 对象。 外界：系统周围的物体 边界：系统和外界之间的分界面 边界可以是实际存在的，也可以是假想的。 边界可以是固定的，也可以有位移或变形。
热力系统的类型：
闭口系统（控制质量）:系统与外界只有热量或 功的能量交换而无物质 的交换
工程热力学的主要内容：
1、基本概念与基本定律 2、热力过程与循环 3、常用工质的性质 4、化学热力学
三、热力学的研究方法
1、宏观研究方法：以热力学第一定律、第二定律等
基本定律作为总的依据，并根据各项问题的具体条件， 推导出很多有用的公式，得出若干重要的结论。 工程热力学主要应用宏观研究方法，还普遍采用抽象、 概括、理想化和简化的方法。
温度可用温度计测量,温度计的测温原理则利 用热力学第零定律：无论多少个物体互相接触都 能达到热平衡。将温度计分别和被测物体接触， 则在达到热平衡时，由温度计的示数即可知被测 物体的温度。
3、温标
1）摄氏温标：规定在标准大气下纯水的冰点是0℃，汽点是100
℃，而℃则是摄氏温度单位的符号。用于公制系
统。
5）热力学摄氏温标：t=T-273.15
（二）压力
1、定义：单位面积上所受到的垂直作用力
2、压力的测量： 弹簧管式压力计
U形管压力计 压力变送器
3、压力的分类：
表压力pe 绝对压力p （作为工质状态参数的压力） 大气压pb：是地面上空气柱的重量所造成 真空度pv
4、各压力间的关系：
1）p＞pb时: p=pe+pb
2、微观的研究方法：气体分子运动学说
统计热力学 作用:对宏观研究方法的解释与弥补
第一章 基本概念
❖ 本章主要内容: ❖ 热能在热机中转变成机械能的过程 ❖ 工质、热源、热力系统 ❖ 工质的热力学状态极其基本状态参数 ❖ 平衡状态、状态方程式、坐标图 ❖ 工质的状态变化过程 ❖ 热力循环
一、热能在热机中转变成机械能的过程
2）华氏温度：规定在标准大气压下纯水的冰点是32 °F，汽点是
212 °F，而°F则是华氏温度的符号。用于英制系
统。
换算关系：
tF 9 tc 32 5
3）、经验温标：由选定任意一种测温物质的某种物理
特性，采用任意一种温度标定规则所得到的温标。不能 作为度量温度的标准。
4）、热力学绝对温标：根据热力学第二定律的基本
1、热能利用的过程：
燃烧设备
热动力机
燃料的化学能
热能
机械能
2、热动力装置：燃烧设备+热机+辅助设备
蒸汽动力装置（图1-2） 内燃动力装置（图1-1）
3、热机工作的共同点：气体或蒸汽都经过吸
热、膨胀作功、排热等热力过程
二、工质、热源、热力系统
1、工质：实现热能和机械能相互转化的媒介物质 2、热源：
绪论
一、热能及其应用
1、自然界的能源种类：
煤、石油等燃料的化学能 ：燃烧产生热能 地热：直接以热能形式存在 原子核能：核反应产生热能 风能、水力以机械能形式直接利用
2、热能利用基本形式：
1）热能的直接利用 2）热能的动力应用
二、工程热力学的研究对象
工程热力学的研究对象：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。
2）p＜pb时: p=pb-pv
5、压力的单位：
帕斯卡（Pa）或牛/平方米（N/m2）
兆帕（MPa）或巴（bar） 1MPa=106Pa 1bar=105Pa
毫米汞柱（mmHg）和毫米水柱（mmH2O）
pA=hAρg p=hρg h=p/(ρg)
（三）、比体积及密度
1、比体积：单位质量物质所占的容积
开口系统（控制容积）:系统与外界不仅有能量 交换而且有物质的交换
孤立系统：系统与外界既无能量交换又无物质 的交换
绝热系统：系统与外界仅限无热量交换
三、工质的热力学状态及其基本状态参数
热力学状态：工质在热力变化过程中的某一瞬间所呈
现的宏观物理状况
状态参数：用来描述工质所处状态的宏观物理量
物质的状态变化由参数的变化标志出来
v=V/m
单位： m3/kg
2、密度：单位容积内物质的质量
ρ=m/V
单位： kg/m3
关系： v× ρ=1
3、重度：单位容积中物质的重量（工程单位制）
γ=G/V
单位： kg/m3
四、平衡状态、状态方程式、坐标图
（一）平衡状态
1、定义：一个热力系统，如果在不受外界影响的 条件下，系统的状态能够始终保持不变，系统
原理制定的温标，和测温物质的特性无关，可以成为度 量温度的共同标准。国际单位制中采用热力学温标。热 力学温度单位是开尔文，符号为“K”。热力学温标的 基准点采用水的三相点，即水的固相、液相、汽相平 衡共存的状态点。把水的三相点温度作为单一基准点， 并规定该点的温度为273.16K。因此，热力学温度单位 “开尔文”是水的三相温度的1/273.16。