工程熱力學(xué)概念-預(yù)覽頁
【正文】 （a）所示的汽輪機(jī)。只有系統(tǒng)與外界之間的熱量和質(zhì)量交換無限微弱或影響可忽略不計時，可簡化處理，將熱力系視為孤立系統(tǒng)或絕熱系統(tǒng)。一個熱力學(xué)系統(tǒng)，如果在不受外界影響的條件下，系統(tǒng)的狀態(tài)能夠始終保持不變，那么我們就說該系統(tǒng)處于熱力平衡狀態(tài)，簡稱平衡狀態(tài)。同時具備了熱的平衡和力的平衡的系統(tǒng)就處于熱力平衡狀態(tài)。即用來描述狀態(tài)的參數(shù)。如圖：經(jīng)過路徑①到達(dá)狀態(tài)2，與經(jīng)過路徑②到達(dá)狀態(tài)2，我們表示熱力學(xué)狀態(tài)2所用的狀態(tài)參數(shù)的數(shù)值是一樣的。研究熱力過程時，常用到的狀態(tài)參數(shù)有六個，壓力P，溫度T，體積V，熱力學(xué)能（內(nèi)能）U，焓H，熵S。廣延量具有加和性。通常我們將熱力系的廣延參數(shù)用大寫字母表示，其比參數(shù)用小寫字母表示。四、基本狀態(tài)參數(shù)溫度我們都很熟悉，是描述物體冷熱狀況的物理量，這是我們從宏觀上的說法，從微觀上看，溫度標(biāo)志著物質(zhì)內(nèi)部分子熱運動的劇烈程度。熱力學(xué)溫標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：把純水的三相點溫度，即水的氣、液、固三相平衡共存時的溫度作為基準(zhǔn)點。攝氏溫標(biāo)和熱力學(xué)溫標(biāo)的關(guān)系為：t=， T=t+即0℃→，100℃→水的冰點為0℃，℃，℃。熱力學(xué)中我們所講的壓力等同于高中物理中所學(xué)的壓強(qiáng)，即垂直作用于單位面積上的力，用符號P表示。當(dāng)氣體的真實壓力大氣壓力時，我們稱為表壓，當(dāng)真實壓力大氣壓力時，我們稱為真空度。通常情況下，我們能測量得到的是Pg或Pv，而我們在計算及應(yīng)用時，用到的是真實壓力P，∴P=Pb+Pg或P=PbPv比容：單位質(zhì)量工質(zhì)所占的空間v=V/m（m3/kg）密度：單位體積工質(zhì)的質(zhì)量= m / V（kg / m3）重度：單位體積工質(zhì)的重量= G / V（N / m3） 一、狀態(tài)方程經(jīng)驗表明，表示系統(tǒng)所處狀態(tài)的這些狀態(tài)參數(shù)之間是相互聯(lián)系的，并不是各自獨立的。即PVT三個參數(shù)之間是相互聯(lián)系的，并且他們之間的相互聯(lián)系還服從一定的關(guān)系式，狀態(tài)參數(shù)之間的這個關(guān)系式叫做狀態(tài)方程。這種由熱力系狀態(tài)參數(shù)所組成的坐標(biāo)圖就是狀態(tài)參數(shù)坐標(biāo)圖。這種由于熱力系與外界相互作用而引起的熱力系由一個平衡狀態(tài)經(jīng)過連續(xù)的中間狀態(tài)變化到一個新的平衡狀態(tài)的全過程，稱為熱力過程。但平衡過程實際上是一個理想過程，現(xiàn)實當(dāng)中是不存在這樣的過程的。我們把熱力過程中一系列無限接近平衡狀態(tài)的狀態(tài)組合成的過程稱為準(zhǔn)靜態(tài)過程。我們把這個時間成為弛豫時間。不平衡過程的中間狀態(tài)的狀態(tài)參數(shù)并不確定，不是平衡狀態(tài)，不能在坐標(biāo)圖上用實點表示，因此，不平衡的過程也無法用一連續(xù)實線來表示。、平衡過程、準(zhǔn)靜態(tài)過程的聯(lián)系與區(qū)別平衡過程和可逆過程兩個概念并無實質(zhì)上的區(qū)別，在熱力學(xué)范圍內(nèi)兩者是等效的。熱能和機(jī)械能之間的轉(zhuǎn)化需要通過工質(zhì)的膨脹或壓縮過程實現(xiàn)，因此我們所采用的工作物質(zhì)—工質(zhì)，應(yīng)具有顯著的漲縮能力，即其體積隨溫度、壓力能有較大的變化。我們都知道，若組成系統(tǒng)的氣體的壓力和密度較小，那么系統(tǒng)內(nèi)分子間的平均距離就會增大，當(dāng)氣體的壓力和密度降低到一定程度時，即平均距離大到一定程度時，氣體分子本身所占的體積就會遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于分子所活動的空間，分子間平均距離遠(yuǎn)到分子間作用力極其微弱的狀態(tài)時，就很接近理想氣體。但對于那些離液態(tài)不遠(yuǎn)的氣態(tài)物質(zhì)，如蒸汽動力裝置中采用的工質(zhì)水蒸汽，制冷裝置的氟利昂蒸汽，氨蒸汽等，它們更接近液態(tài)，與理想氣體性質(zhì)差別較大，分子本身的體積以及分子與分子之間的作用力都不可忽略，因此它們不能當(dāng)做理想氣體處理，這些工質(zhì)我們稱為實際氣體?；虮硎境善渲蠷稱為氣體常數(shù)，它是一個只與氣體種類有關(guān)，而與氣體所處狀態(tài)無關(guān)的物理量，即只要氣體一定了，不管狀態(tài)怎么變，PVT取何值，R都是一定的，是常數(shù)。，這些物質(zhì)的量就是1mol。也就是說，在熱力學(xué)中，1023個分子構(gòu)成的物質(zhì)的量就是1mol，反過來，1023個。若摩爾質(zhì)量以kg/mol表示時，應(yīng)等于相對分子質(zhì)量103。四、氣體常數(shù)與通用氣體常數(shù)前面我們講了理想氣體狀態(tài)方程式Pv=RT，其中的R稱為氣體常數(shù)，它是一個與氣體所處狀態(tài)無關(guān)的常數(shù)，但它卻是與氣體的種類有關(guān)，即對不同的氣體，他們的氣體常數(shù)是不一樣的。由于Rm與氣體種類以及所處的狀態(tài)無關(guān)，因此我們可以用任意氣體在任一狀態(tài)下的參數(shù)來確定。對于實際氣體，我們定義一個參數(shù)—壓縮因子z。
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