工程熱力學(xué)概念-wenkub
2023-07-11 20:23:58 本頁面
【正文】 的水，也可以是一個真實的設(shè)備，如鍋爐，也可以是一種抽象出來的或假象的熱力學(xué)模型。② 鍋爐中的蒸汽動力循環(huán)裝置在這個裝置中，工質(zhì)是水蒸氣，水進入鍋爐中，通過鍋爐加熱后，變成水蒸氣，水蒸氣推動汽輪機的葉輪旋轉(zhuǎn)做功，做功后變成液體水，水再送回鍋爐中加熱循環(huán)使用。像我們化學(xué)中學(xué)到的催化劑一樣，工質(zhì)這一物質(zhì)本身并不發(fā)生化學(xué)性質(zhì)的變化，發(fā)生變化的是工質(zhì)的熱力學(xué)狀態(tài)（物理性質(zhì)），像工質(zhì)的溫度、壓力、體積等。第一章 基本概念在我們研究工程熱力學(xué)的過程中會用到許多術(shù)語，如工質(zhì)、熱力學(xué)系統(tǒng)、熱力學(xué)狀態(tài)、平衡狀態(tài)、狀態(tài)參數(shù)等?；径捎袩崃W(xué)第一定律和熱力學(xué)第二定律，第一定律和第二定律是工程熱力學(xué)的理論基礎(chǔ)，其中熱力學(xué)第一定律主要研究熱能與機械能之間轉(zhuǎn)化時的數(shù)量關(guān)系，熱力學(xué)第二定律主要研究熱能和機械能轉(zhuǎn)換時的方向、條件、限度問題。也就是說由熱產(chǎn)生力，進而對物體做功的過程，所以熱力學(xué)主要研究的是熱能和機械能之間的相互轉(zhuǎn)化。緒論工程熱力學(xué)與傳熱學(xué)分兩部分，熱力學(xué)與傳熱學(xué)，這兩部分都是與熱有關(guān)的學(xué)科。舉個例子：比如汽車的發(fā)動機（內(nèi)燃機），它是利用燃料（汽油）在汽缸中燃燒，燃燒后得到高溫高壓的煙氣，煙氣此時溫度高，壓力高，具有熱能，那么高壓的燃氣會推動氣缸的活塞做水平往復(fù)運動，活塞又通過曲柄連桿機構(gòu)把水平往復(fù)運動轉(zhuǎn)化成圓周運動，進而帶動汽車運動，這就是一個熱力學(xué)的例子。②研究工質(zhì)的性質(zhì)。因此，要學(xué)好工程熱力學(xué)我們首先要知道這些術(shù)語指的是什么。也就是說工質(zhì)在能量轉(zhuǎn)化過程中起媒介的作用。這個裝置中就是通過工質(zhì)——水的狀態(tài)的不斷變化將熱能轉(zhuǎn)化為機械能的，工質(zhì)水本身并沒有發(fā)生變化，水還是水，不管是以液體狀態(tài)存在還是以蒸汽狀態(tài)存在，發(fā)生變化的是水的物理狀態(tài)，像水的溫度、壓力等。熱力學(xué)系統(tǒng)是人們在進行熱力分析時，為方便起見，把研究對象從周圍物體中分離出來的。邊界可以是真實的，也可以是假想的，可以是固定不變的，也可以是運動可變的。我們根據(jù)兩者之間相互作用的不同，把熱力學(xué)系統(tǒng)分為幾種：（1）閉口系統(tǒng)熱力系（即研究對象）與外界無質(zhì)量交換時，此系統(tǒng)稱為閉口系統(tǒng)。（2）開口系統(tǒng)熱力系通過邊界與外界之間既有能量交換又有物質(zhì)交換，則該熱力系稱為開口系統(tǒng)。由于自然界中物體和物體之間是相互聯(lián)系、相互作用的，而且也不存在絕對的絕熱物質(zhì)，因此，絕對的孤立系統(tǒng)和絕熱系統(tǒng)是不存在的。下面我們介紹一個熱力學(xué)系統(tǒng)中比較特殊的一個狀態(tài)。② 力的平衡當(dāng)熱力系各部分之間沒有相對位移（即內(nèi)部無不平衡力，且作用在邊界上的力和外力達到平衡），則該熱力系處于力的平衡狀態(tài)。我們一般只對平衡狀態(tài)進行分析研究，不涉及時間因素。狀態(tài)參數(shù)的屬性：①狀態(tài)參數(shù)只取決于狀態(tài)，而與如何到達這一狀態(tài)的途徑無關(guān)。舉個例子：第一天早上吃牛肉面，心情很好，第二天早上吃的包子，和昨天心情一樣好，那么這兩天早上的心情狀態(tài)時一樣的，那么用來表示這兩天心情的狀態(tài)參數(shù)，比如心情指數(shù)等，也都是一樣的，與吃的包子還是吃的牛肉面無關(guān)，即與如何到達這一狀態(tài)的路徑無關(guān)。廣延量：凡是與質(zhì)量成比例的量成為廣延量，如V，U，H，S，1kg氣體的體積和2kg氣體的體積是不一樣的，體積是隨質(zhì)量是成比例關(guān)系增加的。比參數(shù)就屬于強度量了，不具有加和性。下面我們先介紹三個基本狀態(tài)參數(shù)P、T、V，其他三個狀態(tài)參數(shù)以后再介紹。國際上規(guī)定，將熱力學(xué)溫標(biāo)作為測量溫度的最基本溫標(biāo)，熱力學(xué)溫標(biāo)的溫度單位是開爾文，符號K（開）。攝氏溫標(biāo)表示的溫度我們用t表示。[知識]環(huán)境中所存在的物體，能夠達到的最低溫度只能是無限接近0K，℃，℃，也就是說自然界的物體都是絕對溫度高于0K的物體。都是一個相對壓力。若絕對壓力特別大，則我們可以把大氣壓力視為常數(shù)。而如果體積和壓力都保持不變，則溫度也就只能有一個確定的數(shù)值，若想對其加熱，讓溫度升高，則體積和壓力也一定會變化，不會繼續(xù)保持不變的。那么我們知道，用兩個參數(shù)就可以確定系統(tǒng)的狀態(tài)，所以我們將兩個參數(shù)表在平面直角坐標(biāo)系中，用來描述系統(tǒng)所處的熱力學(xué)狀態(tài)，并用來分析狀態(tài)到狀態(tài)之間的變化過程。三、熱力過程一個處于平衡狀態(tài)的熱力系，如果沒有外界影響，必將永遠保持其平衡狀態(tài)，這時熱力系具有確定的狀態(tài)參數(shù)，若熱力系受到外界影響，與外界發(fā)生了能量傳遞，如吸熱，就會使熱力系偏離平衡狀態(tài)而發(fā)生一系列變化，直至達到一個新的平衡狀態(tài)，變化停止。即由無
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