工程熱力學(xué)第一章(編輯修改稿)
2025-01-28 15:49 本頁面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 壓力計(jì)所測(cè)得的壓力是工質(zhì)的真實(shí)壓力 p （或稱絕對(duì)壓力）與環(huán)境壓力 pb之差，叫做表壓力 pe或真空度 pv255。 分子運(yùn)動(dòng)學(xué)說認(rèn)為壓力是大量氣體分子撞擊器壁的平均結(jié)果。q 絕對(duì)壓力、表壓力、真空度及大氣壓力之間的關(guān)系q壓力的單位 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)單位：帕斯卡 (簡(jiǎn)稱帕 ) 符號(hào)： Pa 1Pa=1N/m2標(biāo)準(zhǔn)大氣壓（ atm , 也稱物理大氣壓）巴（ bar）工程大氣壓（ at）毫米汞柱（ mmHg)毫米水柱（ mmH2O) 工程單位：q各壓力單位之間的換算關(guān)系：Pa bar atm at mmHg mmH2O Pa 1 1 105 105 104 102 bar 1105 1 atm 101325 1 760 at 1 10000 mmHg 105 103 103 1 mmH2O 105 105 1104 104 1三、比體積和密度v與 ρ互成倒數(shù)，即： vρ＝ 1比體積單位質(zhì)量物質(zhì)所占的體積密度單位體積物質(zhì)的質(zhì)量單位： kg/m3單位： m3/kg華北電力大學(xué) 能源與動(dòng)力工程學(xué)院167。1－ 4 平衡狀態(tài)、狀態(tài)方程式、坐標(biāo)圖q定義：一、平衡狀態(tài) 一個(gè)熱力系統(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，則系統(tǒng)的這種狀態(tài)稱為 平衡狀態(tài) 。255。 如果系統(tǒng)是在外界作用下系統(tǒng)的狀態(tài)保持不變，則不屬于平衡狀態(tài)，如穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱 系統(tǒng)內(nèi)部及系統(tǒng)與外界之間的 一切不平衡勢(shì)差 （力差、溫差、化學(xué)勢(shì)差）消失是系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)熱力平衡狀態(tài)的充要條件。q 實(shí)現(xiàn)平衡的充要條件 ：熱平衡： 組成熱力系統(tǒng)的各部分之間沒有熱量的傳遞力平衡： 組成熱力系統(tǒng)的各部分之間沒有相對(duì)位移熱力平衡狀態(tài)滿足：此外還有化學(xué)平衡、相平衡等255。 自然界的物質(zhì)實(shí)際上都處于非平衡狀態(tài)，平衡只是一種極限的理想狀態(tài)255。 工程熱力學(xué)通常只研究平衡狀態(tài)平衡與穩(wěn)定穩(wěn)定： 參數(shù)不隨時(shí)間變化穩(wěn)定不一定平衡，但平衡一定穩(wěn)定平衡與均勻平衡 ：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207。 思考題l 平衡狀態(tài)與均勻狀態(tài)之間的關(guān)系？l 平衡狀態(tài)與穩(wěn)定狀態(tài)之間的關(guān)系？209。 平衡狀態(tài)是相對(duì)時(shí)間而言的，均勻狀態(tài)是相對(duì)空間而言的209。 對(duì)于處于熱力平衡態(tài)下的氣體、液體（單相），如果不計(jì)重力的影響，則系統(tǒng)內(nèi)部各處的性質(zhì)是均勻一致的，各處的溫度、壓力、比體積等狀態(tài)參數(shù)相同。如果考慮重力影響，則系統(tǒng)中的壓力和密度將沿高度而有所差別。209。 對(duì)于氣液兩相并存的熱力平衡系統(tǒng)，氣相和液相的密度不同，因而系統(tǒng)不是均勻的。209。 本書在未加特別說明之處，一律把平衡狀態(tài)下的單相物系當(dāng)作是均勻的，各處的狀態(tài)參數(shù)相同。208。 平衡狀態(tài)與均勻狀態(tài)之間的關(guān)系209。 就平衡而言，不存在不平衡勢(shì)是其本質(zhì)，而狀態(tài)參數(shù)不隨時(shí)間變化只是其現(xiàn)象209。 平衡必穩(wěn)定，穩(wěn)定不一定平衡208。 平衡狀態(tài)與穩(wěn)定狀態(tài)之間的關(guān)系二、狀態(tài)公理與狀態(tài)方程 熱力系的平衡狀態(tài)可以用狀態(tài)參數(shù)來描述，每一個(gè)狀態(tài)參數(shù)都是從某一個(gè)角度來描述系統(tǒng)的某一方面宏觀的性質(zhì)，但是這些狀態(tài)參數(shù)并不都是獨(dú)立的，而是相互影響的。系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)時(shí)，有幾個(gè)獨(dú)立變量呢？ q 狀態(tài)公理 對(duì)于組成一定的物質(zhì)系統(tǒng)，該系統(tǒng)平衡態(tài)的獨(dú)立狀態(tài)參數(shù)有 n +1n－ 表示系統(tǒng)與外界進(jìn)行準(zhǔn)靜功交換的數(shù)目1－表示系統(tǒng)與外界的熱交換255。 系統(tǒng)與外界由于某種不平衡勢(shì)的存在，將發(fā)生相互作用，這種作用體現(xiàn)于某種能量的交換，那么系統(tǒng)的狀態(tài)就要發(fā)生變化，這種變化就使這種不平衡勢(shì)減小，直到消失，系統(tǒng)相應(yīng)地達(dá)到了某種平衡，從而就得到了一種描述這一平衡性質(zhì)的狀態(tài)參數(shù)。例如，溫度不平衡勢(shì)導(dǎo)致熱量的交換，導(dǎo)致系統(tǒng)狀態(tài)變化，使溫度不平衡勢(shì)消失，從而系統(tǒng)達(dá)到了熱平衡，得到描述熱平衡的狀態(tài)參數(shù) T。255。 那么有多少獨(dú)立的能量交換，就有多少個(gè)獨(dú)立的狀態(tài)參數(shù)。各種能量交換都可以獨(dú)立的進(jìn)行。因此決定系統(tǒng)平衡狀態(tài)獨(dú)立變量的數(shù)目，等于系統(tǒng)與外界交換能量方式的總數(shù)。 255。 對(duì)于簡(jiǎn)單可壓縮系統(tǒng)，不存在電功、磁功等其它形式的功，系統(tǒng)與外界能量的交換方式除熱之外只有容積變化功（膨脹功或壓縮功）一 種形式的功交換。因而描述純物質(zhì)的簡(jiǎn)單可壓縮系統(tǒng)平衡狀態(tài)的獨(dú)立狀態(tài)參數(shù)只有 2個(gè)。q 狀態(tài)方程式 簡(jiǎn)單可壓縮系統(tǒng)平衡態(tài)的獨(dú)立參數(shù)只有 2個(gè)，因此一個(gè)狀態(tài)參數(shù)均可以用其它任意兩個(gè)不同的狀態(tài)參數(shù)表示：對(duì)于基本狀態(tài)參數(shù)之間：稱為狀態(tài)方程式?；?55。 狀態(tài)方程式是平衡狀態(tài)下基本狀態(tài)參數(shù) p、 v、 T之間的關(guān)系255。 狀態(tài)方程式的具體形式取決于工質(zhì)的性質(zhì)255。 理想氣體的狀態(tài)方程式為：q 狀態(tài)參數(shù)坐標(biāo)圖 對(duì)于簡(jiǎn)單可壓系統(tǒng)，由于獨(dú)立參數(shù)只有兩個(gè)，可用兩個(gè)獨(dú)立狀態(tài)參數(shù)組成二維平面坐標(biāo)系，坐標(biāo)圖中任意一點(diǎn)代表系統(tǒng)某一確定的平衡狀態(tài)，任意一平衡狀態(tài)也對(duì)應(yīng)圖上一個(gè)點(diǎn)，這種圖稱狀態(tài)參數(shù)坐標(biāo)圖。255。 只 有平衡態(tài)才能在狀態(tài)坐標(biāo)圖上用點(diǎn)表示，不平衡態(tài)沒有確定的熱力學(xué)狀態(tài)參數(shù)，無法在圖上表示華北電力大學(xué) 能源與動(dòng)力工程學(xué)院167。1－
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