熱力學(xué)第一章ppt課件(編輯修改稿)
2025-02-15 22:37 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 則 狀態(tài)變化 若以 （熱源 +銅棒 +冷源）為系統(tǒng)，又如何 ？ 穩(wěn)定不一定平衡，但平衡一定穩(wěn)定 平衡 Equilibrium與均勻 Even 平衡 ：時(shí)間上 均勻 ：空間上 平衡不一定均勻，單相平衡態(tài)則一定是均勻的 為什么引入平衡概念？ 如果 系統(tǒng)平衡 ，可用 一組 確切的參數(shù)（ 壓力 、 溫度 ） 描述 但平衡狀態(tài)是 死態(tài) ，沒有能量交換 能量交換 狀態(tài)變化 破壞平衡 如何描述 167。 15 狀態(tài)方程、坐標(biāo)圖 平衡狀態(tài) 可用 一組 狀態(tài)參數(shù)描述其狀態(tài) 狀態(tài)公理：對(duì)組元一定的 閉口系 ，獨(dú)立狀態(tài)參數(shù)個(gè)數(shù) N=n+1 想確切描述某個(gè)熱力系，是否需要所有狀態(tài)參數(shù)？ 狀態(tài)公理 State postulate 閉口系： 而 不平衡勢(shì)差彼此獨(dú)立 ? 獨(dú)立參數(shù)數(shù)目 N=不平衡勢(shì)差數(shù) =能量轉(zhuǎn)換方式的數(shù)目 =各種功的方式 +熱量 = n+1 n ? 容積變化功、電功、拉伸功、表面張力功 等 不平衡勢(shì)差 狀態(tài)變化 能量傳遞 消除一種 達(dá)到某一 消除一種能量 不平衡勢(shì)差 方面平衡 傳遞方式 簡(jiǎn)單可壓縮系統(tǒng)的獨(dú)立變量數(shù) 簡(jiǎn)單可壓縮系統(tǒng)： N = n + 1 = 絕熱簡(jiǎn)單可壓縮系統(tǒng) ? N = ? 2 只交換 熱量 和 一種 準(zhǔn)靜態(tài)的 容積變化功 The state of a simple pressible system is pletely specified by two independent properties 狀態(tài)方程 Equation of state 簡(jiǎn)單可壓縮系統(tǒng)： N = 2 狀態(tài)方程 ? 基本狀態(tài)參數(shù)（ p,v,T)之間 的關(guān)系 ),( Tpfv ? 0),( ?Tvpf狀態(tài)方程的具體形式 理想氣體的狀態(tài)方程 RTpv ?p V m R T?實(shí)際工質(zhì)的狀態(tài)方程？？？ 取決于工質(zhì)的性質(zhì) The IdealGas Equation of State 例： R134a的維里型狀態(tài)方程 2 4 21 2 3 42 4 5 6 7 35 6 7 8 9 1 0 1 12 3 4 5 41 2 1 3 1 4 1 5 1 6 1 72 3 51 8 1 9 2 0 2 1232 2 2 3 2 4 2 5 2/ ( / / / )( / / / / / / )( / / / / / )( / / / )( / / /r r r c r r r rr r r r r r rr r r r r rr r r rr r rp T Z a a T a T a Ta a T a T a T a T a T a Ta a T a T a T a T a Ta a T a T a Ta a T a T a T a?????? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ? ?4662 3 4 72 7 2 8 2 9 3 02 8 2 3 93 1 3 2 3 3 3 4 3 5 3 6/)( / / / / )( / / ) ( / / )rrr r r r rr r r r r rTa T a T a T a Ta a T a T a a T a T????? ? ? ?? ? ? ? ? ?31 8 0 4 8 0 0 7 0 0 1 6 0 0 /K T K p M P a k g m?? ? ? ? ? ?坐標(biāo)圖 diagram 簡(jiǎn)單可壓縮系統(tǒng) N=2， 平面 坐標(biāo)圖 p v 1） 系統(tǒng)任何平衡態(tài)可 表示在坐標(biāo)圖上 說明： 2） 過程線中任意一點(diǎn) 為平衡態(tài) 3） 不平衡態(tài)無法在圖 上用實(shí)線表示 常見 pv圖和 Ts圖 2 1 167。 16 準(zhǔn)靜態(tài)過程、可逆過程 平衡狀態(tài) 狀態(tài)不變化 能量不能轉(zhuǎn)換 非平衡狀態(tài) 無法簡(jiǎn)單描述 熱力學(xué)引入 準(zhǔn)靜態(tài) （ 準(zhǔn)平衡 ） 過程 quasistatic, or quasiequilibrium 一般過程 Process p1 = p0+重物 p， T p0 T1 = T0 突然去掉重物 最終 p2 = p0 T2 = T0 p v 1 2 . . 準(zhǔn)靜態(tài)過程 Quasistatic process p1 = p0+重物 p， T p0 T1 = T0 假如重物有無限多層 每次只去掉無限薄一層 p v 1 2 . . . 系統(tǒng) 隨時(shí) 接近于平衡態(tài) 準(zhǔn)靜態(tài)過程有實(shí)際意義嗎？ 既是平衡，又是變化 既可以用狀態(tài)參數(shù)描述 ， 又可進(jìn)行熱功轉(zhuǎn)換 疑問： 理論上 準(zhǔn)靜態(tài) 應(yīng)無限緩慢， 工程上 怎樣處理？ 準(zhǔn)靜態(tài)過程的工程條件 破壞平衡所需時(shí)間 （外部作用時(shí)間） 恢復(fù)平衡所需時(shí)間 （馳豫時(shí)間） 有足夠時(shí)間恢復(fù)新平衡 ? 準(zhǔn)靜態(tài)過程 Relaxation time 準(zhǔn)靜態(tài)過程的工程應(yīng)用 例： 活塞式內(nèi)燃機(jī) 2022轉(zhuǎn) /分 曲柄 2沖程 /轉(zhuǎn)， /沖程 活塞運(yùn)動(dòng)速度 =2022?2 ?壓力波恢復(fù)平衡速度（聲速） 350 m/s 破壞平衡所需時(shí)間 （外部作用時(shí)間） 恢復(fù)平衡所需時(shí)間 （馳豫時(shí)間） 一般的工程過程都可認(rèn)為是 準(zhǔn)靜態(tài)過程 具體工程問題具體分析?！?突然 ”“ 緩慢 ” 準(zhǔn)靜態(tài)過程的容積變化功 p p外 f 初始： p?A = p外 ?A +f A 如果 p外 微小 ? 可視為 準(zhǔn)靜態(tài)過程 dl 以氣缸中 mkg工質(zhì)為系統(tǒng) mkg工質(zhì)發(fā)生容積變化對(duì)外界作的功 ?W = p?A ?dl =pdV 1kg工質(zhì) ?w =pdv dl 很小 ， 近似認(rèn)為 p 不變 Moving Boundary Work 準(zhǔn)靜態(tài)過程的容積變化功 p p外 2 mkg工質(zhì)： ?W =pdV 1kg工質(zhì)： ?w =pdv 1 21W p d V? ?21w p d v? ?注意： 上式僅適用于準(zhǔn)靜態(tài)過程 示功圖 indicator (pV) diagram p V . 1 2 . p p外 2 1 mkg工質(zhì)： ?W =pdV 21W p d V? ?1kg工質(zhì)： ?w =pdv 21w p d v? ?W 準(zhǔn)靜態(tài)容
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