【正文】 例 1：絕熱剛性容器向氣缸充氣 試分別選取 閉口系 和 開口系 ，畫出充氣前后邊界，標(biāo)明 功 和 熱 的方向。 華中科技大學(xué)能源學(xué)院 工程熱物理教研室 (1)以容器內(nèi)原有氣體為系統(tǒng) 閉口系 功量： 氣體對活塞作功 W W Q 熱量： 氣體通過活塞從外界吸熱 Q 華中科技大學(xué)能源學(xué)院 工程熱物理教研室 (2)以容器內(nèi)殘留的氣體為系統(tǒng) 閉口系 功量： 殘留氣體對放逸氣體作功 W’ W’ Q’ 熱量： 殘留氣體從放逸氣體吸熱 Q’ 華中科技大學(xué)能源學(xué)院 工程熱物理教研室 (3)以放逸氣體為系統(tǒng) 閉口系 功量： W + W’ 熱量： Q + Q’ W Q W’ Q’ 華中科技大學(xué)能源學(xué)院 工程熱物理教研室 (4)以容器為系統(tǒng) 開口系 功量： W’ 熱量： Q’ W’ Q’ 華中科技大學(xué)能源學(xué)院 工程熱物理教研室 (5)以氣缸為系統(tǒng) 開口系 功量： W + W’’ 熱量： Q + Q’’ W’’ Q’’ W Q 華中科技大學(xué)能源學(xué)院 工程熱物理教研室 ?討論： 從上面選取熱力系的例子，我們可以看出：同一問題，可以任意選取系統(tǒng)，不會影響最終結(jié)果，但會使解題過程發(fā)生變化，處理問題的繁簡程度不同。 華中科技大學(xué)能源學(xué)院 工程熱物理教研室 1p1c1m?1t2p2c2m?2t?收縮噴管 ?流體在噴管內(nèi)膨脹，流出時壓力和溫度下降，流速升高。因此有 ? p2p1 ? t2t1 ? c2c1 ?根據(jù)質(zhì)量守恒原理， = ，此外可以認(rèn)為氣流流經(jīng)噴管時的散熱可以忽略不計。 ?若取噴管為系統(tǒng)，問是什么系統(tǒng)？ 1m? 2m?華中科技大學(xué)能源學(xué)院 工程熱物理教研室 狀態(tài)量與過程量 ?狀態(tài)量： ?描述工質(zhì)狀態(tài)，工質(zhì)的狀態(tài)一定，狀態(tài)參數(shù)一定。 ?具有物理上勢函數(shù)的特征 ?狀態(tài)參數(shù)的變化與過程無關(guān)，狀態(tài)參數(shù)的微元量用符號 dz表示。 ?過程量（功和熱） ?只有在熱力過程中通過邊界才能實現(xiàn)交換和傳遞。 ?沒有過程就不會有遷移的能量 —— 功和熱。 ?不能說“系統(tǒng)具有多少功量或熱量” ?功量和熱量的大小不僅和系統(tǒng)的初、終態(tài)有關(guān)，而且與系統(tǒng)經(jīng)歷的過程有關(guān)。 ?微元過程寫成“ δW”和“ δQ” 華中科技大學(xué)能源學(xué)院 工程熱物理教研室 思考題 有人說，不可逆過程是無法恢復(fù)到初始狀態(tài)的過程，這種說法對嗎？ 不對。關(guān)鍵看是否引起外界變化。 可逆過程指 若 系統(tǒng)回到初態(tài)，外界同時恢復(fù)到初態(tài)。 可逆過程并不是指系統(tǒng)必須回到初態(tài)的過程。 華中科技大學(xué)能源學(xué)院 工程熱物理教研室 可逆過程與準(zhǔn)靜態(tài)過程的區(qū)別和聯(lián)系 可逆過程 一定是 準(zhǔn)靜態(tài)過程 準(zhǔn)靜態(tài)過程 不一定是 可逆過程 可逆過程 ＝ 準(zhǔn)靜態(tài)過程 ＋ 無耗散 可逆過程 完全理想，以后均用 可逆過程 的概念。 準(zhǔn)靜態(tài)過程 很少用。 華中科技大學(xué)能源學(xué)院 工程熱物理教研室 判斷是否準(zhǔn)靜態(tài)與可逆（ 1） 以冰水混合物為熱力系 90 ℃ 0 ℃ 緩慢加熱 外部溫差傳熱 準(zhǔn)靜態(tài)過程 系統(tǒng)內(nèi)部等溫傳熱，無耗散 內(nèi)可逆 外不可逆 華中科技大學(xué)能源學(xué)院 工程熱物理教研室 判斷是否準(zhǔn)靜態(tài)與可逆（ 2） 蒸汽流經(jīng)減壓閥進入汽輪機 典型的 不可逆過程 ，因有漩渦，產(chǎn)生 耗散 是不是 準(zhǔn)靜態(tài) ，取決于 開度 華中科技大學(xué)能源學(xué)院 工程熱物理教研室 判斷是否準(zhǔn)靜態(tài)與可逆（ 3） 帶活塞的氣缸中，水被緩慢加熱 緩慢加熱，每一時刻水有確定的溫度 準(zhǔn)靜態(tài)加熱 火與水有溫差 外不可逆 以 水 為系統(tǒng) 內(nèi)可逆 以 水＋活塞 為系統(tǒng) 活塞與壁面無摩擦 內(nèi)可逆 活塞與壁面有摩擦 內(nèi)不可逆 華中科技大學(xué)能源學(xué)院 工程熱物理教研室 判斷是否準(zhǔn)靜態(tài)與可逆（ 4） 電或重物 電或重物帶動攪拌器加熱容器中氣體 電功 熱 機械功 熱 耗散 是否 準(zhǔn)靜態(tài) ，看加熱快慢 但 不可逆 華中科技大學(xué)能源學(xué)院 工程熱物理教研室 有用功 氣缸中氣體膨脹對外作功，準(zhǔn)靜態(tài)過程 氣體對外作功 若不考慮摩擦，外界得到功 但外界得到的有用功 pb p W pd V? ?bp p V W? ? ?重物（）bW W p V? ? ?有用華中科技大學(xué)能源學(xué)院 工程熱物理教研室 可逆過程與準(zhǔn)靜態(tài)過程的功 加熱 A腔中氣體， B被壓縮， B中理想氣體 B A 1）以 B中氣體為系統(tǒng) 絕熱，無摩擦 緩慢壓縮 準(zhǔn)靜態(tài) 無摩擦 可逆 B中氣體（理想氣體，可逆，絕熱） kp V C o n s t?B得到的功 B kCW pd V dVV????遵循 BAWW?華中科技大學(xué)能源學(xué)院 工程熱物理教研室 加熱 A腔中氣體， B被壓縮， B中理想氣體 B A 2）以 A中氣體為系統(tǒng) 絕熱，無摩擦 緩慢加熱 準(zhǔn)靜態(tài) 無摩擦 內(nèi)可逆 3）以 A腔為系統(tǒng) 4）以 A＋ B為系統(tǒng) 電功耗散為熱 不可逆 電功耗散為熱 不可逆 華中科技大學(xué)能源學(xué)院 工程熱物理教研室 自由膨脹過程 剛性，絕熱 真空 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? A B B中沒有氣體，不能取做系統(tǒng) 以 A中原有氣體 為 系統(tǒng) A中氣體 非準(zhǔn)靜態(tài) A中氣體沒有作 功 沒有 作功對象 后進去的對先進去的 氣體作功了嗎？ 華中科技大學(xué)能源學(xué)院 工程熱物理教研室 氣體混合過程 剛性，絕熱， pApB ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? A B 非準(zhǔn)靜態(tài)過程，非可逆過程 取 A或 B中氣體為系統(tǒng) 可逆熱力學(xué)沒法計算 相互有功的作用 取 A＋ B氣體為系統(tǒng)，無功 華中科技大學(xué)能源學(xué)院 工程熱物理教研室 靈活處理功的計算 充氣球（不計及氣球彈力） 若 準(zhǔn)靜態(tài)過程 若取進入氣球的 氣體為系統(tǒng) 但 pV的關(guān)系不知 ？ 若看外部效果， pb不變 外界得到功 pb?V=氣體作功 W pd V? ?華中科技大學(xué)能源學(xué)院 工程熱物理教研室 quiz ? 平衡態(tài) 的條件是什么？實現(xiàn) 準(zhǔn)平衡過程 的條件是什么？ 可逆過程 實現(xiàn)的條件又是什么？ ? “ 倘若容器內(nèi)氣體的絕對壓力沒有變化且大于大氣壓力，則安裝在該容器上的壓力表的讀數(shù)不變 ” 對否？ ? 廣延量參數(shù) ？它有什么特點？ ? 系統(tǒng)的 獨立參數(shù) 有幾個？ ? 正循環(huán) ？什么是 逆循環(huán) ？它們各自的 循環(huán)經(jīng)濟性 如何表示？ 華中科技大學(xué)能源學(xué)院 工程熱物理教研室 第 1次作業(yè) 15, 16, 17, 1