工程热力学 全套课件

《工程热力学》(第五版) 配套课件

第一章基本概念 1.基本概念 热力系统：用界面将所要研究的对象与周围环境分隔开来，这种人为分隔的研究对象，称为热力系统，简称系统。 边界：分隔系统与外界的分界面，称为边界。 外界：边界以外与系统相互作用的物体，称为外界或环境。 闭口系统：没有物质穿过边界的系统称为闭口系统，也称控制质量。 开口系统：有物质流穿过边界的系统称为开口系统，又称控制体积，简称控制体，其界面称为控制界面。 绝热系统：系统与外界之间没有热量传递，称为绝热系统。 孤立系统：系统与外界之间不发生任何能量传递和物质交换，称为孤立系统。 单相系：系统中工质的物理、化学性质都均匀一致的系统称为单相系。 复相系：由两个相以上组成的系统称为复相系，如固、液、气组成的三相系统。 单元系：由一种化学成分组成的系统称为单元系。 多元系：由两种以上不同化学成分组成的系统称为多元系。 均匀系：成分和相在整个系统空间呈均匀分布的为均匀系。 非均匀系：成分和相在整个系统空间呈非均匀分布，称非均匀系。 热力状态：系统中某瞬间表现的工质热力性质的总状况，称为工质的热力状态，简称为状态。 平衡状态：系统在不受外界影响的条件下，如果宏观热力性质不随时间而变化，系统内外同时建立了热的和力的平衡，这时系统的状态称为热力平衡状态，简称为平衡状态。 状态参数：描述工质状态特性的各种物理量称为工质的状态参数。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。 基本状态参数：在工质的状态参数中，其中温度、压力、比容或密度可以直接或间接地用仪表测量出来，称为基本状态参数。 温度：是描述系统热力平衡状况时冷热程度的物理量，其物理实质是物质内部大量微观分子热运动的强弱程度的宏观反映。 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。 压力：垂直作用于器壁单位面积上的力，称为压力，也称压强。 相对压力：相对于大气环境所测得的压力。如工程上常用测压仪表测定系统中工质的压

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第一章、基本概念 1、边界 边界有一个特点（可变性）：可以是固定的、假想的、移动的、变形的。 2、六种系统（重要！） 六种系统分别是：开（闭）口系统、绝热（非绝热）系统、孤立（非孤立）系统。 a.系统与外界通过边界：功交换、热交换和物质交换. b.闭口系统不一定绝热，但开口系统可以绝热。 c.系统的取法不同只影响解决问题的难易，不影响结果。 3、三参数方程 a.P=B+Pg b.P=B-H 这两个方程的使用，首先要判断表盘的压力读数是正压还是负压，即你所测物体内部的绝对压力与大气压的差是正是负。正用1，负用2。 ps.《工程热力学（第六版）》书8页的系统，边界，外界有详细定义。 第二章、气体热力性质 1、各种热力学物理量 P：压强[单位Pa] v：比容（单位m^3/kg） R：气体常数（单位J/(kg*K)）书25页 T：温度（单位K） m：质量（单位kg） V：体积（单位m^3）

M：物质的摩尔质量（单位mol） R：8.314kJ/(kmol*K)，气体普实常数 2、理想气体方程： Pv=RT PV=m*R。*T/M Qv=Cv*dT Qp=Cp*dT Cp-Cv=R 另外求比热可以用直线差值法！ 第三章、热力学第一定律 1、闭口系统： Q=W+△U 微元：δq=δw+du （注：这个δ是过程量的微元符号）2、闭口绝热 δw+du=0 3、闭口可逆 δq=Pdv+du 4、闭口等温 δq=δw 5、闭口可逆定容 δq=du 6、理想气体的热力学能公式

dU=Cv*dT 一切过程都适用。为什么呢？因为U是个状态量，只与始末状态有关、与过程无关。U是与T相关的单值函数，实际气体只有定容才可以用 6、开口系统 ps.公式在书46页（3-12） 7、推动功 Wf=P2V2-P1V1（算是一个分子流动所需要的微观的能量） a、推动功不是一个过程量，而是一个仅取决于进出口状态的状态量。 b、推动功不能够被我们所利用，其存在的唯一价值是使气体流动成为开系。 8、焓（重要！） 微观h=u+PV U分子静止具有的内能 PV分子流动具有的能量 a、焓是一个状态量，对理想气体仍然为温度T的单值函数。 b、焓在闭口系统中无物理意义，仅作为一个复合函数。 9、技术功 从技术角度，可以被我们利用的功 Wt=0.5△c^2+g△Z+Ws(轴功) q=△h+Wt当忽略动位能时，Wt=Ws q=△h+Ws=△PV+△u+w（膨胀功） 10、可逆定容的方程 Ws=-∫VdP 表示对外输出的轴功。 与dU相同，dh=CpdT对一切理想气体成立 第四章 理想气体的热力过程及气体压缩

工程热力学课件例题

65例1.1：已知甲醇合成塔上压力表的读数150kgf/cm 2，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 ？ 14819kPa 例1.2：在通风机吸气管上用U 型管压力计测出的压力为300mmH 2O ，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 ？ 103kPa （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？ 504mmH 2O 例1.3：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 ： （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； p A =35kPa ， p Ⅰ=207kPa ， p Ⅱ=132kPa （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？ A 为真空计，且p A =60kPa 例1.4：判断下列过程中哪些是①可逆的②不可逆的③不确定是否可逆的，并扼要说明不可逆的原因。 （1）对刚性容器内的水加热，使其在恒温下蒸发；是不确定的。 （2）对刚性容器内的水作功，使其在恒温下蒸发；是不可逆的。 （3）对刚性容器中的空气缓慢加热。使其从50℃升温到100℃。是不确定的。 （4）一定质量的空气，在无摩擦、不导热的汽缸和活塞中被缓慢压缩。是可逆的。 （5）50℃的水流与25℃的水流绝热混合。是不可逆的。 例2.1：如图所示，某种气体工质从状态1（p 1、V 1）可逆地膨胀到状态2 （p 2、V 2）。膨胀过程中： （a ）工质的压力服从p=a-bV ，其中a 、b 为常数； （b ）工质的pV 值保持恒定为p 1V 1 试：分别求两过程中气体的膨胀功。 答案：（a ）()()2221212 b W a V V V V =---；（b ）2111ln V W p V V = 例 2.2：如图所示，一定量气体在气缸内体积由0.9m 3可逆地膨胀到 1.4m 3，过程中气体压力保持定值，且p=0.2MPa ，若在此过程中气体内能 增加12000J ，试求： （1）求此过程中气体吸入或放出的热量；112000J （2）若活塞质量为20kg ，且初始时活塞静止，求终态时活塞的速度 （已知环境压力p 0=0.1Mpa ）。70.7m/s 例2.3：一封闭系统从状态1沿1-2-3途径到状态3，传递给外界的 热量为47.5kJ ，系统对外作功为30kJ ，如图。（1）若沿1-4-3途径 变化时，系统对外作功15kJ ，求过程中系统与外界传递的热量。 Q 143=-62.5kJ （2）若系统从状态3沿图示曲线途径到达状态1，外界对系统 作功6kJ ，求该过程中系统与外界传递的热量。Q 31=71.5kJ （3）若U 2=175kJ ，U 3=87.5kJ ，求过程2-3传递的热量及状态1 的内能。U 1=165kJ

工程热力学例题

工程热力学例题 1.已知一闭口系统沿a c b途径从状态a变化到状态b时，吸入热量80KJ/kg，并对外做功 30KJ/Kg。 (1)、过程沿adb进行，系统对外作功10KJ/kg，问系统吸热多少? (2)、当系统沿曲线从b返回到初态a、外界对系统作功20KJ/kg，则系统 与外界交换热量的方向和大小如何? (3)、若ua=0，ud=40KJ/Kg，求过程ad和db的吸热量。 解：对过程acb，由闭口系统能量方程式得： （1）、对过程adb闭口系统能量方程得： （2）、对b-a过程，同样由闭口系统能量方程得： 即，系统沿曲线由b返回a时，系统放热70KJ/Kg。 (3)、当ua=0，ud=40KJ/Kg，由ub-ua=50KJ/Kg，得ub=50KJ/Kg，且： （定容过程过程中膨胀功wdb=0） 过程ad闭口系统能量方程得： 过程db闭口系统能量方程得： 2. 安静状态下的人对环境的散热量大约为400KJ/h，假设能容纳2000人的大礼堂的通风系统坏了：（1）在通风系统出现故障后的最初20min内礼堂中的空气内能增加多少？（2）把礼堂空气和所有的人考虑为一个系统，假设对外界没有传热，系统内能变化多少？如何解释空气温度的升高。 解：（1）热力系：礼堂中的空气。(闭口系统)根据闭口系统能量方程 因为没有作功故W=0；热量来源于人体散热；内能的增加等于人体散热， （2）热力系：礼堂中的空气和人。(闭口系统)根据闭口系统能量方程 因为没有作功故W=0；对整个礼堂的空气和人来说没有外来热量， 所以内能的增加为0。空气温度的升高是人体的散热量由空气吸收，导致的空气内能增加。 3. 空气在某压气机中被压缩。压缩前空气的参数是p1=0.1MPa，v1=0.845m3/kg；压缩后的参数是p2=0.8MPa，v2=0.175m3/kg。假定空气压缩过程中，1kg空气的热力学能增加146KJ，同时向外放出热量50KJ，压气机每分钟产生压缩空气10kg。求： （1）压缩过程中对每公斤气体所做的功； （2）每生产1kg的压缩空气所需的功； （3）带动此压气机至少需要多大功率的电动机？ 分析：要正确求出压缩过程的功和生产压缩气体的功，必须依赖于热力系统的正确选取，及对功的类型的