工程热力学水蒸气的热力性质和过程
工程热力学知识总结
S dEW m ++⎪⎭⎫δδ111．BT w m =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。
2．t T +=273压 力 ：1．nBT w m 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VNn =，其中N 为容积V 包含的气体分子总数。
2．fFp =F —整个容器壁受到的力，单位为牛（N ）；f —容器壁的总面积（m 2）。
3．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。
比容: 1．mV v = m 3/kg式中 V —工质的容积m —工质的质量2．1=v ρ 式中 ρ—工质的密度kg/m3v —工质的比容m 3/kg热力循环:⎰⎰=w q δδ多变过程：凡过程方程为=n pv 常数的过程，称为多变过程。
定容过程：定量工质容积保持不变时的热力过程称为定容过程。
定压过程：定量工质压力保持不变时的热力过程称为定压过程。
定温过程：定量工质温度保持不变时的热力过程称为定温过程。
单级活塞式压气机工作原理：吸气过程、压缩过程、排气过程，活塞每往返一次，完成以上三个过程。
活塞式压气机的容积效率：活塞式压气机的有效容积和活塞排量之比，称为容积效率。
活塞式压气机的余隙：为了安置进、排气阀以及避免活塞与汽缸端盖间的碰撞，在汽缸端盖与活塞行程终点间留有一定的余隙，称为余隙容积，简称余隙。
最佳增压比：使多级压缩中间冷却压气机耗功最小时，各级的增压比称为最佳增压比。
压气机的效率：在相同的初态及增压比条件下，可逆压缩过程中压气机所消耗的功与实际不可逆压缩过程中压气机所消耗的功之比，称为压气机的效率。
热机循环：若循环的结果是工质将外界的热能在一定条件下连续不断地转变为机械能，则此循环称为热机循环。
水蒸气(热力学)
工程上将水基准点的 焓视为零已足够精确
水蒸气的表和图
按温度排列（附表5） 饱和水与饱和蒸汽表 按压力排列（附表6）
参数右上角加“”表示饱和液 体参数，加“”表示饱和蒸汽 参数
未饱和水与过热蒸汽表（附表7）
湿蒸汽参数的确定:
注意粗黑线
p p s ， t ts
vx (1 x)v xv v x(v v)
（3）查附表5，当p0.8MPa时， v0.0011148m3/kg，v0.24037m3/kg； h721.2kJ/kg，h2768.86kJ/kg； s2.0464kJ/（kgK），s6.6625kJ/（kgK） 因为v0.22m3/kg，介于饱和水与干饱和水蒸气之间， 即 v＜v＜v， 故第三种情况为湿蒸汽状态。
工程上常用蒸汽为 图中方框部分(附图 1)
• h-s图上的一条线表示一个
确定的热力过程，查取初、 终态的参数值，就可对该过
湿蒸汽区的定压 线就是定温线
程进行热工计算。
水蒸气表的应用举例 (一)查数据 2. 举例——线性内插法 （1）如查107.5℃时饱和水的蒸汽压ps=？ t1=100℃ t=107.5℃ t2=110℃ p1s=1.01325105 p s=？ p2s=1.4326105
3. 了解水蒸气图表的结构，能够熟练利用水蒸气图表查出水蒸气 状态参数。
4. 掌握水蒸气基本热力过程的特点和热量、功量、热力学能的计 算。
气体 气态工质
远离液态，一般可作为理想气体处 理，如空气、燃气。 刚脱离或接近液态，一般不能作为 理想气体处理，如水蒸气、制冷剂 蒸气等 。
蒸汽
水蒸气具有良好的热力性质，来源丰富，易于 获得，比热容大，传热性能好，且无毒无味、无污 染，在热力工程中的使用极为广泛。
工程热力学总复习.
4
4．稳定状态与平衡状态的区分：稳定状态时状态参数虽 然不随时间改变，但是靠外界影响来的。平衡状态是系统 不受外界影响时，参数不随时间变化的状态。二者既有所 区别，又有联系。平衡必稳定,稳定未必平衡。
5．状态参数的特性及状态参数与过程参数的区别。
5
注意：
1. 孤立系统：系统与外界既无能量传递也无物质交换 孤立系统=系统+相关外界=各相互作用的子系统之和 =一切热力系统连同相互作用的外界 2.状态参数：描述工质状态特性的各种状态的宏观物理量。
适用于一切工质
比定压热容：
cp
19
对于理想气体：
cv
du dT
cp
dh dT
迈耶公式：
c p cv Rg
k cp cv
C p,m Cv,m R
1 cv Rg k 1
k cp Rg k 1
理想气体的热力学能、焓、熵
du cvdT
ds c p
dh c pdT
c
δq dT
C' —容积比热容，J/(m3· K)
c—质量比热容，J/(kg· K) Cm—摩尔比热容，J/(mol· K)
注意：比热不仅取决于物体的性质，还与所经历的热力过程及 所处的状态有关。 比定容热容：
cv δqv u dT T v
δq p h dT T p
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理想气体
定义：气体分子是一些弹性的，忽略分子相互作用力，不占有体 积的质点。 注意：当实际气体p→0 v→∞的极限状态时，气体为理想气体。
理想气体状态方程的几种形式
pv RgT
适用于1千克理想气体
式中：v为比体积，m3/kg；p为绝对压力，Pa；T为绝对温度，K；Rg为气体 常数，J/(kg· K)；
工程热力学复习参考题-水蒸气
水蒸汽及其热力过程一、选择题1. 饱和水随其压力的增高，CD A ．比容减小 B ．比熵变小C ．温度升高D ．比焓增大2. 已知湿蒸汽的参数x ，h ’，h ”，则可求出其比焓h ＝DA ．xh ’’B ．(1-x)h ’C ．0.5(h ’’-h ’)xD ．xh ’’+(1-x)h ’3. 已知湿蒸汽的参数s, s ’,s ’’，则可求出其干度x ＝ DA ．'''ssB ． s'sC ．s'''s s -D ．''''s s s s --4. h －s 图上等压线的斜率p s ⎪⎭⎫⎝⎛∂∂h = AA ．TB ．T/c pC ．T/c vD ．T/k5. 水蒸汽等压过程的热量q ＝CA ．h 1-h 2B ．u 1-u 2C ．h 2-h 1D ．u 2-u 16. 水蒸汽等温过程中CA ．q=wB ．q=w tC ．q=T(s 2-s 1)D ．q= T(s 1-s 2)7. 水蒸汽等温过程中的膨胀功w ＝DA ．- p(v 1-v 2)B ．v(p 2-p 1)C ．h 1-h 2D ．T(s 2-s 1)－（u 2-u 1）8. 水蒸汽等温过程中的技术功w t ＝DA ．- p(v 1-v 2)B ．v(p 2-p 1)C ．h 1-h 2D ．T(s 2-s 1)－（h 2-h 1）9. 水蒸汽绝热过程中的膨胀功w ＝CA ．h 1-h 2B ．h 2- h 1C ．u 1- u 2D ．u 2-u 110. 水蒸汽绝热过程中的技术功w t＝AA．h1-h2B．h2- h1C．u1- u2D．u2-u111. 湿蒸汽定温膨胀到干饱和蒸汽的过程中A CA．熵是增大的B．压力是降低的C．压力是不变的D．熵是降低的12. 对湿蒸汽定压加热，其BCDA．温度会上升B．比体积会增加C．干度会增加D．比熵会增加13. 确定湿蒸汽的状态，可根据BCDA．温度、压力B．压力、比焓C．温度、干度D．温度、比熵14. 在h－s图的湿蒸汽区中，等温线ABCA．为一直线B．斜率等于TC．即等压线D．即等焓线15. 在h－s图的水蒸汽的等压线ABCA．在湿蒸汽区为直线B．在过热蒸汽区为曲线C．在湿蒸汽区与等温线重合D．在过热蒸汽区与等体线重合二、填空题1. 在压力低于临界压力的范围内，压力越高，干饱和蒸汽与饱和水比容差值越小。
工程热力学第9讲-第二部分复习-工质热力性质及热力过程计算
c p 1.0041.859 0.001 d
Hale Waihona Puke R 0.287 0.4615 0.001d
s c p ln
T p R ln 273 100
湿空气的焓湿图
h 1.005t d (2501 1.863t )
h1 hw
湿球温度tw=绝热饱和温度
h h t tw td
研究蒸气热力过程的依据
1)第一定律
q u w h wt
2)状态参数 查图、查表
dh c p dT du cv dT
pv RT
c p cv R
3)过程参数（可逆过程）
q Tds
w w pdv pdv wt wt vdp vdp
研究蒸气热力过程的步骤
研究步骤： (1).利用图表，由已知的初态参数确定未知的初态参数；
(2).利用图表，根据过程特点和已知的终态参数确定未知 的终态参数； (3).由初态参数和代入有关公式计算过程中的能量传递、 转换量：q，w，wt。
水蒸气图、表的应用
应用： 1.已知某状态任意两个独立参数（p，v，t，u，h，s，x） 就 能查出其余各参数，并可判别工质的状态。 2.分析计算热力过程中工质状态变化及与外界的能量交换。 分析计算的一般步骤： （1）已知任意两个初态参数，查出其它各初态参数（p1，v1， t1，u1，h1，s1，x1）。 （2）根据过程条件（定压、定温、定熵、定容）及终态的一 个参数，查得终态各参数（p2，v2，t2，u2，h2，s2，x2）。 （3）根据初终态参数及过程条件计算能量交换。 （4）将过程表示在状态图上（p-v，T-s，h-s…）。
工程热力学大总结大全 (1)
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。
工程热力学理想气体的热力性质及基本热力过程
气体 CV,m Cp,m 种类 [J/(kmol· K)] [J/(kmol· K)] 单原子 3×R/2 5×R/2 双原子 5×R/2 7×R/2 多原子 7×/2 9×R/2
Cm c M
Cm c' 22 .4
22
对1kg（或标态下1m3）气体从T1变到T2所需热量为:
q cdT c dT cT2 T1
17
比较cp与cv的大小:
结论：cp>cv
18
理想气体定压比热容与定容比热容的关系 迈耶公式： c p
令
cV Rg （适用于理想气体）
cp / c k ， . V 称为比热比或绝热指数
当比热容为定值时，К为一常数，与组成气体的 原子数有关。如：
单原子气体 К=1.66；
双原子气体 К=1.4；
R 8314 J /( kmol K )
各种物量单位之间的换算关系：
1kmol气体的量 Mkg气体的量 标态下22.4m 气体的量
3
7
气体常数Rg与通用气体常数R的关系：
m pV nRT RT M pV mRg T
R 8314 Rg 或 R MRg M M
w
0 4
2 3 v
q 0 4 3 s
w pdv
1
2
q Tds
1
14
2
3-2 理想气体的比热容
一、比热容的定义及单位
1.比热容定义
热容量：物体温度升高1K（或1℃）所需的热量 称为该物体的热容量，单位为J /K.
比热容：单位物量的物质温度升高1K（或1℃） 所需的热量称为比热容，单位由物量单位决定。
工程热力学第五版(第三章)
q
dp 0
dh vdp dh 稳流开口系统： c p dT dT dT
若为理想气体： h u
q
pv u Rg T f h T
cp、h都是温度的函数
14
dh 故 cp dT
c p f T
dh c p dT
4. cp- cV
dh du d u pv du c p cV dT dT d u RgT du Rg dT
u u T , v
( A)
u u du dT dv T v v T
代入式（A）得
dv u u c p T v v T dT
比热容的一般表达式
12
2. cV
0
定压
b与c温度相同，均为(T+1)K
uab uac vc va
而
p vc va 0
即q p qv
q p c p Tc Ta c p T 1 T c p qv cV Tb Ta cV T 1 T cV c p cV
定容过程 dv=0 若为理想气体:
u cV T v
u u (T )
du u cv T v dT
且：
cv f (T )
温度的函数
du cv T fu (T )
温度的函数
13
3. cp
定压过程 p=常数 或 dp=0
du pdv d (u pv ) dh cp dT dT dT dT
i CV ,m R (i 自由度） 2 i2 C p ,m R 2 i2 i
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工程热力学水蒸气的热力性质和过程
水蒸气的热力性质和过程是工程热力学中的重要内容，涉及到水蒸气
的热力性质、热力过程和水蒸气循环过程等方面。
下面将从水蒸气的热力
性质、热力过程和水蒸气循环过程三个方面进行详细介绍，以期更好地了
解工程热力学中的水蒸气。
首先，水蒸气的热力性质。
水蒸气是一种理想气体，因此可以采用理
想气体状态方程描述其热力性质。
根据理想气体状态方程，水蒸气的体积
与压力、温度之间满足以下关系：PV=mRT，其中P是水蒸气的压力，V是
体积，m是物质的量，R是气体常数，T是温度。
此外，根据水蒸气的物
性数据，可以得到水蒸气的比容、比焓、比熵、比内能等热力性质的计算
公式。
其次，水蒸气的热力过程。
热力过程是指物体在一定条件下发生的热
态变化过程。
对于水蒸气而言，常见的热力过程有等温过程、等焓过程、
等熵过程和绝热过程等。
等温过程是指水蒸气在恒温条件下的热力变化过程，其内能变化为零，熵的变化为常数。
等焓过程是指水蒸气在等焓条件
下的热力变化过程，其焓变化为零，温度和熵的变化为常数。
等熵过程是
指水蒸气在等熵条件下的热力变化过程，其熵变化为零，温度和焓的变化
为常数。
绝热过程是指水蒸气在绝热条件下的热力变化过程，其熵的变化
为零，温度和焓的变化均不为常数。
最后是水蒸气循环过程。
水蒸气循环是工程热力学中常用的能量转换
循环，广泛应用于电力、化工、航空等工业领域。
常见的水蒸气循环包括
朗肯循环、卡诺循环和布雷顿循环等。
朗肯循环是一种理想化的热力循环，由四个连续的基本过程组成：等压加热、等熵膨胀、等压冷凝和等熵压缩。
卡诺循环是一种热力效率最高的循环，由两个等温过程和两个绝热过程组
成。
布雷顿循环是一种常用的蒸汽动力循环，由蒸汽锅炉、蒸汽涡轮机和冷凝器等设备组成。
综上所述，水蒸气的热力性质和过程是工程热力学中的重要内容，涉及到水蒸气的热力性质、热力过程和水蒸气循环过程等方面。
通过深入了解水蒸气的热力性质和热力过程，我们可以更好地应用工程热力学的原理和方法，在实际工程中合理利用和控制水蒸气的能量转换过程，提高工程的热力效率。