(NEW)毕明树《工程热力学》(第2版)笔记和课后习题详解

简单热力系
指与外界只交换热量和一种形式的功
统
的热力系统
按系统与 外界进行 能量交换 的情况
绝热系统
指与外界没有热量交换的热力系统， 严格的绝热系统是不存在的。如果某些实 际热力系统与外界的传热量，与以其他形 式交换的能量相比，可忽略不计，则该系 统可视为绝热系统
孤立系统
指系统与外界既无能量交换也无质量 交换的热力系统。孤立系统一定是封闭系 统和是绝热系统；但反之则不成立
5.1 复习笔记 5.2 课后习题详解 第六章 热力循环 6.1 复习笔记 6.2 课后习题详解 第七章 溶液热力学与相平衡基础 7.1 复习笔记 7.2 课后习题详解 第八章 热化学与化学平衡 8.1 复习笔记 8.2 课后习题详解
绪 论
0.1 复习笔记
【知识框架】
【重点难点归纳】 一、热能及其利用 1．热能 （1）一次能源。指自然界中以自然形态存在的可资利用的能源，如 风能、水力能、太阳能、地热能、燃料化学能、核能等。这些能量，有 些可以以机械能的形式直接被利用，有些需经过加工转化后才能利用。 （2）二次能源。指由一次能源加工转化后的能源。各种能源及其转 换和利用情况大致如图0-l所示。 由图0-1可见，热能是由一次能源转换成的最主要形式，而后再由 热能转换成其他形式的能量而被利用。据统计，经热能这个环节而被利 用的能量在世界上占85％以上。
④ 过程装备内常常伴有化学反应和相变化，因此，溶液热力学与相 平衡基础、化学热力学与化学平衡基础也是本门课程的重要内容。
⑤ 㶲分析方法是以热力学第一和第二定律为基础，依据能质蜕变原 理建立起来的，概念直观，方法简便，分析结果对用能实践具有指导意 义。
三、热力学的研究方法
（1）经典热力学采用宏观研究方法。把组成物质的大量粒子作为一 个整体，用宏观物理量描述物质的状态及物质间的相互作用。热力学的 一切结论也是从热力学的基本定律出发，通过严密的逻辑推理而得到 的，因而这些结论也具有高度的普遍性和可靠性。
量，压力计的指示值为工质绝对压力与压力计所处环境绝对压力之差。 一般情况下，压力计处于大气环境中，受到大气压力pb的作用，此时压 力计的示值即为工质绝对压力与大气压力之差。当工质绝对压力大于大 气压力时，压力计的示值称为表压力，以符号pg表示，可见
目 录
绪 论 0.1 复习笔记
第一章 基本概念 1.1 复习笔记 1.2 课后习题详解
第二章 热力学基本定律 2.1 复习笔记 2.2 课后习题详解
第三章 气体与蒸气的热力性质 3.1 复习笔记 3.2 课后习题详解
第四章 气体与蒸气的热力过程 4.1 复习笔记 4.2 课后习题详解
第五章 㶲分析基础
2．热力系统的分类（见表1-1-1） 表1-1-1 热力系统的分类
依据
分类
定义
按系统与 外界之间 是否存在 质量交换
பைடு நூலகம்
封闭系统 敞开系统
指与外界仅有能量交换而无质量交换 的热力系统。因系统内质量不变，有时又 称控制质量系统
指与外界既有能量交换又有质量交换 的热力系统。通常，敞开系统是一个相对 固定的空间，故有时又称控制容积系统
图0-1-1 能量利用情况 2．热能的利用 （1）热能的直接利用。即直接利用热能加热物体，诸如蒸煮、烘 干、采暖、冶炼等。 （2）热能的动力利用。即通过各种热能动力装置将热能转化成机械 能或电能而被利用，从而为工农业生产、交通运输、人类日常生活等提 供动力。这是现代工农业及科技文化的基础。然而，热能的利用率却较 低，当代各种动力装置及热电厂的热效率只有40％左右。 二、工程热力学的研究对象及主要内容 （1）热力学主要研究热能和其他形式能间的相互转换以及能量与物 质特性之间的关系。 （2）在能量转化过程中有以下几点值得注意： ① 能量间的转换要服从热力学基本定律。热力学第一和第二定律是
第一章 基本概念
1.1 复习笔记
【知识框架】
【重点难点归纳】 一、热力系统 1．热力系统的基本概念 通常，人为地由一个或几个几何面围成一定的空间，把该空间内的 物质作为研究对象，然后研究它与其他物体的相互作用。这种作为研究 对象的某指定范围内的物质称为热力系统，简称系统或体系。
系统之外的物质称为外界。系统与外界之间的分界面称为边界或控 制面。边界可以是具体存在的，也可以是假想的；可以是固定的，也可 以是运动着的或尺寸和形状都是变化的。
（2）几种基本状态参数如下： ① 压力
压力是指沿垂直方向上作用在单位面积上的力。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作 用力的宏观统计结果。压力的方向总是垂直于容器内壁的。压力的单位 称为帕斯卡，符号是帕（Pa）。
作为描述工质所处状态的状态参数，压力是指工质的真实压力，称 为绝对压力，以符号p表示。压力通常由压力计（压力表或压差计）测
热力学的宏观研究方法，由于不涉及物质的微观结构和微粒的运动 规律，所以建立起来的热力学理论不能解释现象的本质及其发生的内部 原因。另外，宏观热力学给出的结果都是必要条件，而非充分条件。
（2）热力学的微观研究方法，认为大量粒子群的运动服从统计法则 和或然率法则。这种方法的热力学称为统计热力学或分子热力学。它从 物质的微观结构出发，从根本上观察和分析问题，预测和解释热现象的 本质及其内在原因。
理论基础。
② 这些转换过程都是借助特定的工质（工作介质）实现的，不同的 工质具有不同的性质，能量转换条件及结果也有差异，因此必须研究工 质的热力性质。
③ 能量间的转换是通过各种设备（压缩机、合成塔等）实现的，能 量装置的设计过程首先要进行装置的能量衡算，因此对典型过程及循环 进行热力分析与计算是工程热力学的重要内容。
热力系统内的工质由单一组分的物质
单组分系统 组成
按系统内 多组分系统
热力系统内的工质由多种不同组分的
工质状况
物质组成
热力系统内部各部分化学成分和物理 均匀系统
性质都均匀一致
单相系统
热力系统由单相物质所组成
多相系统
热力系统由两个以上的相所组成
二、热力状态
1．热力状态参数 （1）热力系统在某一瞬间所呈现的宏观物理状况称为系统的状态。 用以描述系统所处状态的宏观物理量称为状态参数。状态参数分为：① 基本状态参数，指可以直接测量的状态参数，如压力、温度和比体积； ② 导出状态参数，指由基本状态参数间接算得的状态参数，如内能、 焓、熵等。