【正文】 。 吉布斯的工作 ，把熱力學(xué)和化學(xué)在理論上緊密結(jié)合起來 ， 奠定了化學(xué)熱力學(xué)的重要基礎(chǔ) 。 用微觀研究方法研究的熱力學(xué)稱統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)。 教學(xué)實(shí)驗(yàn) 根據(jù)實(shí)驗(yàn)課出勤率和實(shí)驗(yàn)報(bào)告的撰寫，以 10%計(jì)入總分。這種空間內(nèi)的物質(zhì)的總和稱為 熱力學(xué)系統(tǒng) ,簡稱為系統(tǒng)或 熱力系 。 ? 開口系 — 與外界有物質(zhì)交換的熱力系。 ?簡單可壓縮系統(tǒng) — 與外界只有熱量和機(jī)械功交換的可壓 縮系統(tǒng)。 ② 導(dǎo)出狀態(tài)參數(shù) 不能用儀器儀表直接或間接測量的參數(shù)稱為。 3k g /mmV? ?表達(dá)式 3N /mG m gVV? ??表達(dá)式 ③ 重度 單位容積內(nèi)所含有物質(zhì)的重量，稱為重度。 建立任何一種溫標(biāo)都要選擇測溫物質(zhì)及其物質(zhì)的特性、規(guī)定溫標(biāo)的基準(zhǔn)點(diǎn)及分度方法。系統(tǒng)的內(nèi)部儲存能即為 熱力學(xué)能 ，又稱為 內(nèi)能 。 1 2 p v 2 中國礦業(yè)大學(xué)動力工程系 1 一、準(zhǔn)靜態(tài)過程 (準(zhǔn)平衡過程 ) 針閥的開度非常小（ Δ p→0 ），內(nèi)部無壓差； 過程實(shí)施的假設(shè)條件： 活塞與汽缸壁無摩擦； 在任何時(shí)刻，工質(zhì) 1的內(nèi)部是均勻的。 中國礦業(yè)大學(xué)動力工程系 可逆過程的實(shí)現(xiàn) 準(zhǔn)靜態(tài)過程 + 無耗散效應(yīng) = 可逆過程 無不平衡勢差 通過摩擦使功 變熱的效應(yīng)(摩阻，電阻，非彈性變性，磁阻等） 不平衡勢差 不可逆根源 耗散效應(yīng) 耗散效應(yīng) 中國礦業(yè)大學(xué)動力工程系 典型的不可逆過程 不等溫傳熱 節(jié)流過程 (閥門） 自由膨脹 混合過程 中國礦業(yè)大學(xué)動力工程系 可逆過程與準(zhǔn)平衡過程的區(qū)別： ； 一定是可逆過程。 16 熱力循環(huán) P V 0 1 2 4 3 一、循環(huán)概說 中國礦業(yè)大學(xué)動力工程系 循環(huán)過程的特點(diǎn) —— 經(jīng)一個(gè)循環(huán)后系統(tǒng)的內(nèi)能不變。 Q E W? ? ?中國礦業(yè)大學(xué)動力工程系 ?對于控制質(zhì)量閉口系來說，常見的情況在狀態(tài)變化過程中，系統(tǒng)的宏觀動能與位能的變化為零，或可以忽略不計(jì)，因此更見的閉口系的能量方程是： ?若閉口系經(jīng)過一個(gè)微元過程，則能量方程為微分形式： Q U W? ? ?Q d U W????中國礦業(yè)大學(xué)動力工程系 ?對于 1kg工質(zhì)，能量方程式為： ?對于循環(huán)： 有限過程 : 微元過程 : q d u w????q u w? ? ?? ??? ? ??????????WQdUWdUQ????0中國礦業(yè)大學(xué)動力工程系 ? 以上各能量方程式適用于閉系各種過程（可逆或不可逆）及各種工質(zhì)（理想氣體、實(shí)際氣體或液體） ?閉口系能量方程總結(jié)： ?m kg工質(zhì)經(jīng)過有限過程 ?m kg工質(zhì)經(jīng)過微元過程 ?1 kg工質(zhì)經(jīng)過有限過程 ?1 kg工質(zhì)經(jīng)過微元過程 注意上述方程的使用前提 :系統(tǒng)無宏觀動能和宏觀勢能變化 ! Q U W? ? ?Q d U W????q u w? ? ?q d u w????中國礦業(yè)大學(xué)動力工程系 例題 21： 一個(gè)裝有 2kg工質(zhì)的閉口系經(jīng)歷了如下過程：過程中系統(tǒng)散熱 25kJ， 外界對系 統(tǒng) 做 功 100KJ ， 比 熱 力 學(xué) 能 減 小15KJ/kg， 并且整個(gè)系統(tǒng)被舉高 1000m。 ?有 ?m1的微元工質(zhì)流入進(jìn)口截面 1－ 1， 有 ?m2的微元工質(zhì)流出出口截面 2－ 2 ?系統(tǒng)從外界接受熱量 ?Q ?系統(tǒng)對機(jī)器作內(nèi)部功 ?Wi 中國礦業(yè)大學(xué)動力工程系 ?工質(zhì)在開口系統(tǒng)中流動而傳遞的功 ， 叫 推動功 。 J / k g21 2swg d zdcdhq ?? ?????其微分形式為： 中國礦業(yè)大學(xué)動力工程系 ?若流過開口系 m kg流體的穩(wěn)定流動的能量方程及其微分形式為： sWzmgcmHQ ???????221sWm g d zm d cdHQ ?? ????221中國礦業(yè)大學(xué)動力工程系 swzgchq ???????221? 此三項(xiàng)為機(jī)械能，是技術(shù)上可資利用的功，稱為 技術(shù)功 ， 用 表示 twtwhq ???? 穩(wěn)定流動能量方程分析 中國礦業(yè)大學(xué)動力工程系 )()(pvwpvuqhqw t??????????????????????21212121)()(v dppvdp dvpvp dvwt? 對于可逆過程： ? 微分形式： v d pwt ???中國礦業(yè)大學(xué)動力工程系 ?以技術(shù)功的形式表達(dá)穩(wěn)定流能量方程 ttttWdHQWHQwdhqwhq??????????????V dpdHQV dpHQv dpdhqv dphq??????????????2121一般形式 過程可逆 中國礦業(yè)大學(xué)動力工程系 開口系能量方程總結(jié) swgdzdcdhq ?? ????221swzgchq ???????221穩(wěn)定流動 一般形式 ss y s WmgzchmgzchdEQ ???? ????????? ??????????? ????1121122222 22sinS Y S WmgzchmgzchddEQ ???? ????????? ??????????? ????1121222222?中國礦業(yè)大學(xué)動力工程系 功和熱量的計(jì)算及其在 PV圖和 TS圖中的表示 q?Fw?fF力平衡 : fFFpA ??取氣缸內(nèi)的氣體連同活塞、氣缸一并作為熱力系 ＜p d vwpdvdxFpdvdxFpAF d xw tff ?? ??????? )(功損和熱產(chǎn) tg wq ?? ?中國礦業(yè)大學(xué)動力工程系 對于無摩擦的內(nèi)部平衡過程：膨脹功 pdvw ?? ?? 21 p d vw對于無摩擦的內(nèi)部平衡過程：技術(shù)功 ?? ? ??????? 2121 212211 )( vd ppvdp d vvpvpww t對于無摩擦的內(nèi)部平衡過程：熱量 T d spdvduT pdvduds ???? ,pdvduq ????? 21 T d sq中國礦業(yè)大學(xué)動力工程系 1 2 2 1 0 0 v p s T q wt w 膨脹功和技術(shù)功在 pv圖上的表示 熱量在 Ts圖上的表示 中國礦業(yè)大學(xué)動力工程系 0 0 p T s b d c a e f g h F E A D B C 對于無摩擦的內(nèi)部平衡的循環(huán)過程：膨脹功等與技術(shù)功 a b c d ac d a f e ca b c e f apdvpdvpdvw c d aabc 面積面積面積 ?????? ?? ?0a b c d ad a b h g db c d g h bv dpv dpv dpw dabb c dt 面積面積面積 ???????? ?? ?中國礦業(yè)大學(xué)動力工程系 對于無摩擦的內(nèi)部平衡的循環(huán)過程：循環(huán)熱量 A B C D AC D A F EA B C E F AC D AA B C SCSST d sT d sT d sq ?????? ?? ?0? ? ? ???? dwdwduq?00 wq ?中國礦業(yè)大學(xué)動力工程系 ? 動力機(jī) 能量方程式的應(yīng)用 中國礦業(yè)大學(xué)動力工程系 去凝汽器 調(diào)速器 來自鍋爐 噴管 葉片 汽輪機(jī) 發(fā)電機(jī) 0gz??iw1h2h0?q21221 ( ) 02 ffcc??12itw h h h w? ? ? ? ? ?中國礦業(yè)大學(xué)動力工程系 ? 壓氣機(jī) 電動機(jī) cw1htic whhww ?????? 122h0?q21221 ( ) 02 ffcc??0gz??中國礦業(yè)大學(xué)動力工程系 ? 換熱器 工程示例 中國礦業(yè)大學(xué)動力工程系 ? 換熱器 工程示例 中國礦業(yè)大學(xué)動力工程系 物理模型 12 hhq ??0iw ?21221 ( ) 02 ffcc??注：流入和流出的速度相等。 若充氣前容器為真空，則： inhu ?2。 中國礦業(yè)大學(xué)動力工程系 siininjo u to u ts y s WmgzchmgzchdEQ ???? ????????? ??????????? ???? ??222122? 進(jìn)、出系統(tǒng)的工質(zhì)有若干股，則方程為： ?開口系能量方程的其他形式： 中國礦業(yè)大學(xué)動力工程系 為內(nèi)部功率　　　為質(zhì)量流率　　　為熱流量＝其中，sdsinS Y SWdmdQWmgzchmgzchddEQ?????????????mQ22lim011212222???????????????????????????以流率表示的開口系能量方程： 中國礦業(yè)大學(xué)動力工程系 二、穩(wěn)定流動能量方程 ?所謂 穩(wěn)定流動 ，即流動過程中開口系內(nèi)部及其邊界上各點(diǎn)工質(zhì)的熱力參數(shù)及運(yùn)動參數(shù)都不隨時(shí)間而變。并認(rèn)為 同一截面上各點(diǎn)流速一致。 中國礦業(yè)大學(xué)動力工程系 熱力系的能量平衡關(guān)系 E E+dE δiimeδQδW00δmed????流入： δδiiQ m e?流出： 00δδW m e?內(nèi)部貯能的增量： dE 進(jìn)入系統(tǒng) 的能量 離開熱力 系的能量 熱力系儲 存能 的變化 —