工程熱力學(xué)概念-全文預(yù)覽
【正文】 維度、高度和氣候條件而不同，因此，即使工質(zhì)的絕對壓力不變，由于地點(diǎn)不同，所測得的表壓力和真空度仍然會(huì)有所不同，所以為了在同一標(biāo)準(zhǔn)下比較兩工質(zhì)的壓力，我們要用絕對壓力來表示（基準(zhǔn)都是絕對真空）。對氣體來說，壓力是大量分子向容器壁撞擊的平均結(jié)果。從上面熱力學(xué)溫標(biāo)和攝氏溫標(biāo)的關(guān)系我們可以看出，兩者并沒有本質(zhì)上的差別，僅僅是所選取的零點(diǎn)不同而已。熱力學(xué)溫標(biāo)所表示的溫度稱為絕對溫度，我們用符號T表示，除熱力學(xué)溫標(biāo)外，在日常生活中我們常用的是攝氏溫標(biāo)，攝氏溫標(biāo)的溫度單位是攝氏度，符號℃。兩個(gè)物體接觸時(shí)，通過接觸面上分子的碰撞，進(jìn)行動(dòng)能交換，這種微觀的動(dòng)能交換就是宏觀的熱量交換。如V→v，U→u，H→h，S→s②第二種分類方法，把六個(gè)狀態(tài)參數(shù)分為基本狀態(tài)參數(shù)和導(dǎo)出狀態(tài)參數(shù)基本狀態(tài)參數(shù)：六個(gè)狀態(tài)參數(shù)中，P、T、V三個(gè)量可直接用儀器測量，稱為基本狀態(tài)參數(shù)。我們還有一種參數(shù)，叫做比參數(shù)，比參數(shù)是由廣延量除以質(zhì)量得到的，如V/m得到比體積，U/m得到比內(nèi)能，另外還有比焓、比熵等。這六個(gè)狀態(tài)參數(shù)可以有兩種分類方法：①根據(jù)狀態(tài)參數(shù)與質(zhì)量的關(guān)系分為強(qiáng)度量和廣延量強(qiáng)度量：凡是與質(zhì)量無關(guān)的量稱為強(qiáng)度量，如P，T，1kg物體和2kg物體的溫度是一樣的，不隨質(zhì)量的不同而變化。都是P2，v2壓力是一定的，比容也是一定的e。工質(zhì)所處的狀態(tài)常用一些宏觀物理量來描述，這種用來描述工質(zhì)所處狀態(tài)的宏觀物理量稱為狀態(tài)參數(shù)。平衡狀態(tài)的特點(diǎn)：①處于熱力平衡狀態(tài)的系統(tǒng)，只要不受外界影響，他的狀態(tài)就不會(huì)隨時(shí)間而改變，即平衡狀態(tài)不會(huì)自發(fā)被破壞。熱力平衡包含兩方面：熱的平衡和力的平衡。三、熱力學(xué)狀態(tài)工質(zhì)在熱力設(shè)備中，必須通過吸熱、膨脹、排熱等過程才能完成將熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的工作，在這一轉(zhuǎn)化過程中，工質(zhì)的P、T、V等物理特性隨時(shí)都在發(fā)生變化。（3）絕熱系統(tǒng)熱力系與外界之間沒有能量交換（可以有質(zhì)量交換，也可以有其他形式的能量交換）。如前圖（b）所示的汽缸，熱力學(xué)系統(tǒng)只通過汽缸壁和活塞桿與外界發(fā)生熱和功的交換，汽缸中工質(zhì)的質(zhì)量在能量轉(zhuǎn)化過程中是保持不變的。再舉一個(gè)例子：活塞式壓縮機(jī)的汽缸活塞系統(tǒng)，當(dāng)我們?nèi)∑字械墓べ|(zhì)為熱力系時(shí)，則邊界的一部分——汽缸壁面是固定的，邊界的另一部分——活塞頂就是運(yùn)動(dòng)的。外界可以是自然環(huán)境，也可以是另一個(gè)熱力系統(tǒng)。二、熱力學(xué)系統(tǒng)簡單的說，熱力學(xué)系統(tǒng)是認(rèn)為地劃分出來作為熱力學(xué)研究對象的系統(tǒng)，也就是我們的研究對象，簡稱熱力系。這里面的工質(zhì)是汽油燃燒后所產(chǎn)生的煙氣，最初，煙氣的溫度很高，壓力很高，它所具有的是熱能，煙氣在高溫高壓下會(huì)膨脹，對外做功，把它所具有的熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，并傳遞給汽車，煙氣膨脹后，溫度和壓力都會(huì)降低，在這個(gè)能量轉(zhuǎn)化過程中，工質(zhì)煙氣的化學(xué)性質(zhì)并沒有發(fā)生變化，工質(zhì)還是工質(zhì)，發(fā)生變化的僅僅是工質(zhì)所呈現(xiàn)出來的狀態(tài)，最初是高溫高壓，膨脹之后變?yōu)榈蜏氐蛪?。工質(zhì)大多數(shù)情況下只是在能量轉(zhuǎn)化的過程中起媒介的作用，而不會(huì)直接參與能量的轉(zhuǎn)化。③研究工質(zhì)參與下，遵循熱力學(xué)第一定律和第二定律在熱力設(shè)備中進(jìn)行的實(shí)際熱力過程?；靖拍钕駸崃W(xué)系統(tǒng)、熱力學(xué)狀態(tài)、平衡過程、可逆過程等。熱力學(xué)中熱指的是熱能，力在我們工程熱力學(xué)中主要指的是用它來做功，也就是機(jī)械能，簡單地理解工程熱力學(xué)主要研究的是熱能和機(jī)械能之間的相互轉(zhuǎn)化。我們先講熱力學(xué)，第二部分再講傳熱學(xué)。工程熱力學(xué)的研究重點(diǎn)是熱能與機(jī)械能之間的轉(zhuǎn)化規(guī)律，那么下面我們來詳細(xì)的看一下工程熱力學(xué)的研究內(nèi)容：①研究熱力學(xué)中的一些基本概念和基本定律。我們熱能和機(jī)械能之間的轉(zhuǎn)化需要依靠一定的工作物質(zhì)才能實(shí)現(xiàn)，因此，我們要研究熱能和機(jī)械能之間的相互轉(zhuǎn)化，我們首先要研實(shí)現(xiàn)這一工作的工質(zhì)的性質(zhì)。我們先來看第一個(gè)概念：工質(zhì)一、工質(zhì)我們前面講了，工程熱力學(xué)是研究熱能和機(jī)械能之間的相互轉(zhuǎn)化，那么工質(zhì)就是用來實(shí)現(xiàn)熱能和機(jī)械能之間相互轉(zhuǎn)化的工作物質(zhì)。舉個(gè)例子：① 就是前面我們舉的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)。綜上：工質(zhì)是實(shí)現(xiàn)熱能和機(jī)械能之間相互轉(zhuǎn)化的工作物質(zhì)，是媒介物質(zhì)。那么系統(tǒng)周圍的物體稱為外界，熱力系統(tǒng)與外界的分界面叫做邊界。比如：若取前面我們講的汽輪機(jī)中的工質(zhì)——水蒸氣作為熱力學(xué)系統(tǒng)時(shí)，汽輪機(jī)的汽缸外壁是一個(gè)實(shí)際的邊界，而水蒸氣的進(jìn)口和出口則是一個(gè)假想的虛擬的邊界。閉口系統(tǒng)內(nèi)的質(zhì)量是保持恒定不變的，因此又叫做控制質(zhì)量。如前圖
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