【正文】 溫度為標(biāo)量； ④ 多種單位及單位換算（見 1－ 4式）； ⑤ 涉及溫度變化時，每攝氏度與每開氏度是一樣的。 ? 溫度 ：表征分子（或原子）運動劇烈程度的宏觀 物理量，或稱為描述物質(zhì)冷熱程度的物理 量。與分子密度、分 子運動平均速度等因素有關(guān)。 A B 由狀態(tài) A到狀態(tài) B是一個熱力過程，其間的每一個點都對應(yīng)一個熱力狀態(tài) ? 熱力狀態(tài)參數(shù)：描述系統(tǒng)的熱力狀態(tài)的宏觀物理 量。 如教室內(nèi)氣體在某一瞬間的存在情況。 ? 封閉系統(tǒng) 系統(tǒng) 環(huán)境 能量 沒有物質(zhì)交換！ ? 開放系統(tǒng) 系統(tǒng) 環(huán)境 能量 物質(zhì) 與封閉系統(tǒng)的區(qū)別： 有無 質(zhì)量交換！ 過程工業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)一般是什么系統(tǒng)？ ? 絕熱系統(tǒng) 系統(tǒng) 環(huán)境 可以有其它形式的能量交換，但無熱量交換！ ? 孤立系統(tǒng) 系統(tǒng) 環(huán)境 無能量、質(zhì)量交換！ 孤立系統(tǒng)一定是封閉系統(tǒng)！ ? 系統(tǒng)及其子系統(tǒng) 系統(tǒng)可以視需要進(jìn)一步劃分為子系統(tǒng)。 熱力學(xué)研究方法的主要特點 ? 宏觀研究方法 ——用表征系統(tǒng)總體性質(zhì)的物理量 描述系統(tǒng)的熱力學(xué)特點； ? 微觀研究方法 ——以構(gòu)成系統(tǒng)的微觀粒子的統(tǒng)計 學(xué)結(jié)果描述系統(tǒng)的熱力學(xué)特點； ? 系統(tǒng)的觀點； ? 抽象、概括、簡化、理想化的處理方法； ? 演變的觀點； 特別提醒：特別注意把握各種熱力學(xué)概念的準(zhǔn)確物理 意義。 所以：工質(zhì)一般是氣體或容易汽化的液體。 ? 工質(zhì) ：熱機(jī)工作中的載能物質(zhì)，如空氣、蒸汽、氟利昂、氨等。 ? 熱機(jī) ：把熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能（功）的由裝置和工質(zhì)組成的裝備。（動能，位能，熱量 …） ? 能源的利用 除了風(fēng)能、水能可以直接轉(zhuǎn)化為機(jī)械能外，其它能源品種往往需要轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮埽?除了少部分直接利用外，大部分通過熱機(jī)轉(zhuǎn)換為機(jī)械能或電能。目前利用得最多的是化學(xué)燃料。工 程 熱 力 學(xué) 畢明樹 主編 目 錄 緒論 1 基本概念 2 熱力學(xué)基本定律 3 氣體與蒸氣的熱力性質(zhì) 4 氣體與蒸氣的熱力過程 5 Exergy）分析基礎(chǔ) 6 熱力循環(huán)基礎(chǔ) 7 典型裝備熱力過程介紹 1 基本概念 熱力系統(tǒng) 熱力狀態(tài) 熱力狀態(tài)及狀態(tài)參數(shù) 狀態(tài)參數(shù)的特性 平衡狀態(tài) 熱力過程 準(zhǔn)靜態(tài)過程 可逆過程 2 熱力學(xué)基本定律 熱力學(xué)第一定律 能量的傳遞形式 封閉系統(tǒng)的能量方程 開放系統(tǒng)的能量方程 穩(wěn)流系統(tǒng)的能量方程 熱力學(xué)第二定律 熵與克勞修斯不等式 熵產(chǎn) 熵平衡方程 孤立系統(tǒng)的熵增原理 熱寂 3 氣體與蒸氣的熱力性質(zhì) 理想氣體及其狀態(tài)方程 熱容、內(nèi)能和焓 理想氣體的內(nèi)能、焓和比熱容 理想氣體的熵 理想氣體的混合物 實際氣體和理想氣體的偏離 對比態(tài)定律與普遍化因子 實際氣體的狀態(tài)方程 濕空氣的性質(zhì) 水蒸氣的熱力性質(zhì) 水蒸氣的狀態(tài)方程 4 氣體與蒸氣的熱力過程 理想氣體的熱力過程 蒸氣的熱力過程 濕空氣的熱力過程 氣體與蒸氣的絕熱節(jié)流過程 壓縮機(jī)中的熱力過程 5 exergy分析基礎(chǔ) exergy的概念 環(huán)境介質(zhì) exergy 的分類 exergy 的特點 exergy 的概念及其名稱演變 exergy 值的計算 exergy 損 exergy 效率 exergy 與節(jié)能 熱經(jīng)濟(jì)學(xué) 6 熱力循環(huán) 蒸汽卡諾循環(huán) 朗肯循環(huán) 朗肯循環(huán)的改進(jìn) 熱電聯(lián)產(chǎn)熱力循環(huán) 7 典型裝備熱力過程介紹 工業(yè)鍋爐簡介 工業(yè)鍋爐的幾個問題 工業(yè)汽輪機(jī)簡介 熱管技術(shù)簡介 熱泵技術(shù)簡介 緒論 能源、能量、能源的利用、熱力學(xué)、熱機(jī)、工質(zhì) 能源：可以釋放出能量的物質(zhì)資源。 如化學(xué)燃料、風(fēng)能、太陽能、核能、水能等。 ? 能量 ：表征物質(zhì)運動（存在）狀態(tài)的一個物理 量。 舉例？ 天然氣 石油 燃燒爐 煤 工業(yè)熱裝置 電熱裝置 核能 核反應(yīng)堆 太陽能 熱機(jī) 機(jī)械能 發(fā)電機(jī) 地?zé)崮? 用戶 用戶 用戶 熱 能 電 能 ? 熱力學(xué) ：研究能量（特別是熱能）的性質(zhì)及其轉(zhuǎn)換規(guī)律的科學(xué)。 如蒸汽機(jī)、內(nèi)燃機(jī)，蒸汽輪機(jī)，燃?xì)廨啓C(jī)等。 媒體！ 載體！ ①工質(zhì)必須有良好的膨脹性，以便于對外做功； ②工質(zhì)必須有良好的流動性。 ? 熱力學(xué)的單位 ：國際單位 本課程介紹 ? 本專業(yè)核心課程之一； ? 屬于技術(shù)基礎(chǔ)課； ? 工藝與裝備之間的橋梁； ? 過程工程、能源工程、環(huán)境工程、生命科學(xué)等科學(xué)的共同基礎(chǔ)與紐帶； ? 促成科學(xué)的世界觀和自然觀的有力工具； 主要研究內(nèi)容： ① 熱能的表現(xiàn)形式及其特點； ② 熱能與其它能量形式之間的轉(zhuǎn)換規(guī)律； ③ 能源的合理開發(fā)與利用； ④ 能量傳遞與轉(zhuǎn)換的規(guī)律； ⑤ 指導(dǎo)企業(yè)的節(jié)能降耗、降低產(chǎn)品成本、減小對 環(huán)境的影響等工作； 說明：在人類利用的能量形式中， 80％以上是熱量。 1 基本概念 熱力系統(tǒng) ? 系統(tǒng) 系統(tǒng) 環(huán)境 邊界 信息交換 系統(tǒng)的確定：視研究的需要！ 壓縮機(jī) 換熱器 噴管 氣輪機(jī) 例 1：包含 4個子系統(tǒng)的系統(tǒng)！ 例 2：教室、東二院、東二院水系統(tǒng)、東二院電路 系統(tǒng)、昆明理工大學(xué)等等。 蛋黃 蛋白 雞蛋 子系統(tǒng) 1 子系統(tǒng) 2 邊界 1 邊界 2 環(huán)境 系統(tǒng) 熱源T 氣缸 活塞 連桿 飛輪 系統(tǒng) t 壓縮機(jī) 換熱器 噴管 氣輪機(jī) 4個子系統(tǒng)！ 大系統(tǒng) 巨系統(tǒng) ——如互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)、股票交易系統(tǒng) 簡單系統(tǒng) ——如工序、車間 復(fù)雜系統(tǒng) ——如人體系統(tǒng)、生態(tài)系統(tǒng) 簡單大系統(tǒng) ——如化工廠 復(fù)雜大系統(tǒng) ——如人體系統(tǒng) 簡單巨系統(tǒng) ——如一定量氣體 復(fù)雜巨系統(tǒng) ——如互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)、股票交易系統(tǒng) 簡單系統(tǒng) 還原論 總體等于局部之和 復(fù)雜系統(tǒng) 總體大于局部之和 整體論 熱力狀態(tài) 熱力狀態(tài)及狀態(tài)參數(shù) ? 熱力狀態(tài)：系統(tǒng)在某一瞬間所呈現(xiàn)的宏觀物理狀態(tài)。狀 態(tài)隨時間的變化歷程稱為熱力過程，即熱 力過程是由熱力狀態(tài)構(gòu)成的。如 :壓力、溫度、內(nèi)能、 ? 壓力 ：氣體分子對單位面積的容器內(nèi)壁上的撞擊 作用力的宏觀統(tǒng)計結(jié)果。 注意事項： ① 壓力的三要素； ② 壓力的單位； ③ 絕對壓力、相對壓力、當(dāng)?shù)卮髿鈮海? ④ 壓力測定方式：壓力表、 U型壓差計、壓力傳感 器、其它間接方法等； ⑤ 屬強(qiáng)度參數(shù)，不具有加和性，不同于體積、質(zhì)量 等物理量。 注意事項： ① 熱力學(xué)第零定律： A、 B兩個系統(tǒng)分別與系統(tǒng) C處 于熱平衡，則 A、 B也處于熱 平衡。 ? 比體積 （比容）：單位物質(zhì)所占的體積。 ? 內(nèi)能 ：組成熱力系統(tǒng)的大量微觀粒子本身所具 有的 能量 。功與過 程有關(guān)，因此不屬于狀態(tài)參數(shù)。如：壓力、溫 度、比容、濃度。如：質(zhì) 量、能量、體積、焓、熵、 exergy、 anergy、內(nèi)能。 平衡狀態(tài) ? 平衡狀態(tài)：在沒有外界影響的條件下，系統(tǒng)的宏 觀狀態(tài)不隨時間變化的狀態(tài)，即穩(wěn)定 的狀態(tài)。 ② 力平衡：系統(tǒng)內(nèi)壓力平衡。一杯水，蓋上蓋子的 隨后時間內(nèi)？ ④ 化學(xué)平衡：系統(tǒng)內(nèi)物質(zhì)濃度均衡，或即使不均 衡，但也無物質(zhì)的傳遞。 ? 勢 ——過程進(jìn)行的推動力！ ① 溫度勢：溫度梯度 ② 壓力勢：壓力梯度 ③ 力勢：力梯度 ④ 濃度勢：濃度差 勢與場 ! 溫度場 壓力場 如 重力場 濃度場 熱力過程和熱力循環(huán) 平衡狀態(tài) 來自外界的影響（提供過程進(jìn)行的動力） 新的平衡狀態(tài) 熱力過程 馳豫時間 典型熱力過程： ? 等溫過程 ? 等體過程 ? 等壓過程 熱力循環(huán) ：封閉的熱力過程。 推動力（壓力差）無限??！ 熱源T 氣缸 活塞 連桿 飛輪 系統(tǒng) t 情況 1： T187。 說明： ? 可逆過程的條件： ① 過程是準(zhǔn)靜態(tài)過程（推動力無限?。? ② 過程中無耗散效應(yīng)（摩擦、非彈性變形、電流流 經(jīng)電阻等） ? 實際進(jìn)行的過程都是不可逆過程！可逆過程只存 在于想象中。 理想氣體自由膨脹 2 熱力學(xué)基本定律 熱力學(xué)第一定律 熱力學(xué)第一定律 能量守恒與轉(zhuǎn)化定律 發(fā)展 在熱現(xiàn)象中的應(yīng)用 ? 熱力學(xué)第一定律的核心：守恒 ? 熱力學(xué)第一定律的應(yīng)用：能量平衡 進(jìn)入系統(tǒng)的能量－離開系統(tǒng)的能量＝系統(tǒng)儲存的能量 ? 只要數(shù)量相同，任何形式的能量都是等價的，即1KJ熱量和 1KJ功是等價的 !!! 系統(tǒng) En1 En2 En3 En4 En5 能量的傳遞形式 能量形式： ? 功 ? 熱量 ? 物質(zhì)攜帶 系統(tǒng) En1 En2 En3 En4 En5 ? 功的計算 ① 電能（輸入或輸出） ② 體積功 ??21F dVW膨脹功： 規(guī)定：系統(tǒng)對外做功為 負(fù)，反之為正。3 0 0 02。1 0 0。 12 hhQ ??h——焓，表征系統(tǒng)儲存能量 的熱力學(xué) 狀態(tài) 參數(shù)。 封閉系統(tǒng)的能量方程 由熱力學(xué)第一定律： 或：