一、熱力系統(tǒng)

1、(熱力)系統(tǒng)：

系統(tǒng)：通常選取一定的工質(zhì)或空間作為研究對(duì)象，稱之為熱力系統(tǒng)。

2、外界：與體系發(fā)生質(zhì)、能交換的物系。

3、邊界：系統(tǒng)與外界的分界面（線）。

邊界可實(shí)可虛，可定可動(dòng)。

二、系統(tǒng)的分類

根據(jù)系統(tǒng)和外界之間物質(zhì)、能量的交換情況分：

1、閉口系統(tǒng)（控制質(zhì)量）：和外界沒有物質(zhì)交換。

2、開口系統(tǒng)（控制容積、控制體）和外界有物質(zhì)交換。

3、絕熱系統(tǒng)：和外界間沒有熱量交換。

4、孤立系統(tǒng)：和外界既無能量交換又無物質(zhì)交換。

三、平衡狀態(tài)

（一）定義：無外界影響(重力場除外)的條件下，系統(tǒng)保持狀態(tài)參數(shù)不隨時(shí)間而改變的狀態(tài)。

1、熱平衡：在無外界作用的條件下，系統(tǒng)內(nèi)部、系統(tǒng)與外界之間無溫差。

2、力平衡：在無外界作用的條件下，系統(tǒng)內(nèi)部、系統(tǒng)與外界之間無壓差。

3、化學(xué)平衡：在無外界作用的條件下，系統(tǒng)內(nèi)部、系統(tǒng)與外界之間無化學(xué)勢(shì)差。

平衡的充要條件：系統(tǒng)同時(shí)達(dá)到熱平衡、力平衡、化學(xué)平衡。

（二）平衡狀態(tài)的特點(diǎn)：

1、在不受外界影響下，平衡不會(huì)自發(fā)的破壞；

2、處于不平衡的系統(tǒng)，在不受外界影響時(shí)，會(huì)自發(fā)的趨于平衡；

3、單相工質(zhì)處于平衡狀態(tài)時(shí)，在忽略重力的影響下，其內(nèi)部性質(zhì)均勻一致。

4、平衡必穩(wěn)定，穩(wěn)定未必平衡，平衡可以不均勻。

對(duì)于氣液兩相并存的熱力平衡系統(tǒng)，氣相和液相密度不同，所以整個(gè)系統(tǒng)不是均勻的。

四、狀態(tài)參數(shù)

狀態(tài)確定，狀態(tài)參數(shù)的數(shù)值也確定，反之亦然。非平衡狀態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部存在不平衡勢(shì)，因此不能用狀態(tài)參數(shù)來描寫。

（一）狀態(tài)參數(shù)分類：

1、基本狀態(tài)參數(shù)：壓力P、比體積v、溫度T（可以直接測(cè)量）

導(dǎo)出狀態(tài)參數(shù)：內(nèi)能U、焓H、熵S

2、強(qiáng)度參數(shù)：參數(shù)與系統(tǒng)質(zhì)量無關(guān)，且不可相加。如：P、T

廣延參數(shù)：參數(shù)與系統(tǒng)質(zhì)量成正比，且可相加。如：m、V、U、H、S

（二）基本狀態(tài)參數(shù)

1、溫度

攝氏溫度t（℃）與熱力學(xué)溫度T（K）

關(guān)系：t=T-273.15

2、壓力（絕對(duì)壓力）p Pa、MPa

（壓強(qiáng)）單位面積上的垂直作用力。

絕對(duì)壓力p；表壓力pe；真空度pv；環(huán)境壓力pb。

絕對(duì)壓力的值不變，表壓力或真空度會(huì)隨著環(huán)境壓力的變化而變化。

常用單位：

巴1 bar=100000 Pa；

標(biāo)準(zhǔn)大氣壓1 atm=101325 Pa；

工程大氣壓1 at=98066.5 Pa；10米水柱的壓力

毫米汞柱1 mmHg=133.3224 Pa；

毫米水柱1 mmH2O=9.80665 Pa。

注意：只有絕對(duì)壓力p才是狀態(tài)參數(shù)，才能直接進(jìn)行熱力計(jì)算。

3、比體積及密度v=V/m=1/ρm3/kg

（三）簡單可壓縮系統(tǒng)（只有熱量交換和體積變化功量的交換），只需兩個(gè)獨(dú)立的參數(shù)（如p、v，p、T或v、T）便可確定它的平衡狀態(tài)。

（四）狀態(tài)參數(shù)坐標(biāo)圖

①一簡單可壓縮系只需兩個(gè)獨(dú)立參數(shù)就可以確定其平衡狀態(tài)

②圖上每一點(diǎn)都代表一個(gè)平衡狀態(tài)。

③不平衡態(tài)無法在坐標(biāo)圖上表示

五、功量

容積變化功的計(jì)算:

功是過程量,可以用p-v圖上過程線與v軸包圍的面積表示

功的符號(hào)約定：系統(tǒng)對(duì)外作功（膨脹）為“+”，W＞0

外界對(duì)系統(tǒng)作功（壓縮）為“-”，W＜0

功和功率的單位：J或KJ，W或KW

示功圖:

工程熱力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)（工程熱力學(xué)知識(shí)點(diǎn)總結(jié)）

六、熱量

定義：僅僅由于溫差而通過邊界傳遞的能量。

計(jì)算式

符號(hào)約定：系統(tǒng)吸熱“+”，系統(tǒng)放熱“—”

ds>0：吸熱；ds<0：放熱；ds=0：絕熱

單位：J或KJ

熱量也是過程量，示熱圖

功與熱量的異同：

1、均為通過邊界傳遞的能量；

2、均為過程量；

3、功傳遞由壓力差推動(dòng)，比體積變化是作功標(biāo)志；

熱量傳遞由溫差推動(dòng)，比熵變化是傳熱的標(biāo)志；

4、功是系統(tǒng)與外界之間，在力的推動(dòng)下，通過宏觀有序運(yùn)動(dòng)而傳遞的能量；

熱是系統(tǒng)與外界之間，在溫度的推動(dòng)下，通過微觀無序運(yùn)動(dòng)而傳遞的能量；

功轉(zhuǎn)化為熱是無條件的；熱轉(zhuǎn)化為功是有條件、限度的。

七、熱力過程和熱力循環(huán)

熱力循環(huán)分類：

1、按性質(zhì)分：可逆循環(huán)；不可逆循

2、按目的分：正向循環(huán)；逆向循環(huán)

（一）正向循環(huán)（動(dòng)力循環(huán)）特點(diǎn)：

1、輸出凈功；

2、在p－v圖及T－s圖上順時(shí)針進(jìn)行；

3、從高溫?zé)嵩次鼰?，向低溫?zé)嵩捶艧?，同時(shí)向外輸出功。

（二）逆向循環(huán)特點(diǎn)：（制冷循環(huán)、熱泵循環(huán)）

1、輸入凈功；

2、在p－v圖及T－s圖上逆時(shí)針進(jìn)行；

3、從低溫?zé)嵩次鼰幔蚋邷責(zé)嵩捶艧?，并消耗功量?

（三）循環(huán)經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)指標(biāo)：

八、準(zhǔn)靜態(tài)過程、可逆過程與不可逆過程

（一）準(zhǔn)靜態(tài)定義：所經(jīng)歷的每一個(gè)狀態(tài)都無限地接近平衡狀態(tài)的過程。可以看成有一系列平衡態(tài)組成。

準(zhǔn)靜態(tài)實(shí)現(xiàn)條件：

1、在系統(tǒng)內(nèi)外的不平衡勢(shì)（如壓力差、溫度差等）較小。

2、過程進(jìn)行緩慢、弛豫時(shí)間非常短。

3、工質(zhì)有恢復(fù)平衡能力。

（二）可逆過程

定義：系統(tǒng)經(jīng)歷某一過程后，經(jīng)原途徑返回原來狀態(tài)，使系統(tǒng)與外界同時(shí)恢復(fù)到初始狀態(tài)，而不留下任何痕跡的過程，沒有耗散效應(yīng)的準(zhǔn)靜態(tài)過程。

可逆過程與準(zhǔn)靜態(tài)過程的關(guān)系：

1、可逆過程與準(zhǔn)靜態(tài)過程的差別就是有無耗散效應(yīng)。

2、準(zhǔn)靜態(tài)過程是實(shí)際過程理想化，可逆過程是絕對(duì)理想的過程

3、可逆過程一定是準(zhǔn)靜態(tài)過程，準(zhǔn)靜態(tài)過程不一定是可逆過程。

（三）注意點(diǎn)：

1、可逆=準(zhǔn)靜態(tài)+沒有耗散效應(yīng)。

2、準(zhǔn)靜態(tài)著眼于系統(tǒng)內(nèi)部平衡，可逆著眼于系統(tǒng)內(nèi)部及系統(tǒng)與外界作用的總效果。

3、一切實(shí)際過程不可逆。

4、可逆過程可用狀態(tài)參數(shù)圖上實(shí)線表示。

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