工程熱力學(xué)概念-展示頁
2025-07-05 20:23本頁面
【正文】 據(jù)兩者之間相互作用的不同，把熱力學(xué)系統(tǒng)分為幾種：（1）閉口系統(tǒng)熱力系（即研究對象）與外界無質(zhì)量交換時，此系統(tǒng)稱為閉口系統(tǒng)。再舉一個例子：活塞式壓縮機(jī)的汽缸活塞系統(tǒng)，當(dāng)我們?nèi)∑字械墓べ|(zhì)為熱力系時，則邊界的一部分——汽缸壁面是固定的，邊界的另一部分——活塞頂就是運(yùn)動的。邊界可以是真實的，也可以是假想的，可以是固定不變的，也可以是運(yùn)動可變的。外界可以是自然環(huán)境，也可以是另一個熱力系統(tǒng)。熱力學(xué)系統(tǒng)是人們在進(jìn)行熱力分析時，為方便起見，把研究對象從周圍物體中分離出來的。二、熱力學(xué)系統(tǒng)簡單的說，熱力學(xué)系統(tǒng)是認(rèn)為地劃分出來作為熱力學(xué)研究對象的系統(tǒng)，也就是我們的研究對象，簡稱熱力系。這個裝置中就是通過工質(zhì)——水的狀態(tài)的不斷變化將熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的，工質(zhì)水本身并沒有發(fā)生變化，水還是水，不管是以液體狀態(tài)存在還是以蒸汽狀態(tài)存在，發(fā)生變化的是水的物理狀態(tài)，像水的溫度、壓力等。這里面的工質(zhì)是汽油燃燒后所產(chǎn)生的煙氣，最初，煙氣的溫度很高，壓力很高，它所具有的是熱能，煙氣在高溫高壓下會膨脹，對外做功，把它所具有的熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，并傳遞給汽車，煙氣膨脹后，溫度和壓力都會降低，在這個能量轉(zhuǎn)化過程中，工質(zhì)煙氣的化學(xué)性質(zhì)并沒有發(fā)生變化，工質(zhì)還是工質(zhì)，發(fā)生變化的僅僅是工質(zhì)所呈現(xiàn)出來的狀態(tài)，最初是高溫高壓，膨脹之后變?yōu)榈蜏氐蛪骸Ｒ簿褪钦f工質(zhì)在能量轉(zhuǎn)化過程中起媒介的作用。工質(zhì)大多數(shù)情況下只是在能量轉(zhuǎn)化的過程中起媒介的作用，而不會直接參與能量的轉(zhuǎn)化。因此，要學(xué)好工程熱力學(xué)我們首先要知道這些術(shù)語指的是什么。③研究工質(zhì)參與下，遵循熱力學(xué)第一定律和第二定律在熱力設(shè)備中進(jìn)行的實際熱力過程。②研究工質(zhì)的性質(zhì)?；靖拍钕駸崃W(xué)系統(tǒng)、熱力學(xué)狀態(tài)、平衡過程、可逆過程等。舉個例子：比如汽車的發(fā)動機(jī)（內(nèi)燃機(jī)），它是利用燃料（汽油）在汽缸中燃燒，燃燒后得到高溫高壓的煙氣，煙氣此時溫度高，壓力高，具有熱能，那么高壓的燃?xì)鈺苿託飧椎幕钊鏊酵鶑?fù)運(yùn)動，活塞又通過曲柄連桿機(jī)構(gòu)把水平往復(fù)運(yùn)動轉(zhuǎn)化成圓周運(yùn)動，進(jìn)而帶動汽車運(yùn)動，這就是一個熱力學(xué)的例子。熱力學(xué)中熱指的是熱能，力在我們工程熱力學(xué)中主要指的是用它來做功，也就是機(jī)械能，簡單地理解工程熱力學(xué)主要研究的是熱能和機(jī)械能之間的相互轉(zhuǎn)化。緒論工程熱力學(xué)與傳熱學(xué)分兩部分，熱力學(xué)與傳熱學(xué)，這兩部分都是與熱有關(guān)的學(xué)科。我們先講熱力學(xué)，第二部分再講傳熱學(xué)。也就是說由熱產(chǎn)生力，進(jìn)而對物體做功的過程，所以熱力學(xué)主要研究的是熱能和機(jī)械能之間的相互轉(zhuǎn)化。工程熱力學(xué)的研究重點(diǎn)是熱能與機(jī)械能之間的轉(zhuǎn)化規(guī)律，那么下面我們來詳細(xì)的看一下工程熱力學(xué)的研究內(nèi)容：①研究熱力學(xué)中的一些基本概念和基本定律?；径捎袩崃W(xué)第一定律和熱力學(xué)第二定律，第一定律和第二定律是工程熱力學(xué)的理論基礎(chǔ)，其中熱力學(xué)第一定律主要研究熱能與機(jī)械能之間轉(zhuǎn)化時的數(shù)量關(guān)系，熱力學(xué)第二定律主要研究熱能和機(jī)械能轉(zhuǎn)換時的方向、條件、限度問題。我們熱能和機(jī)械能之間的轉(zhuǎn)化需要依靠一定的工作物質(zhì)才能實現(xiàn)，因此，我們要研究熱能和機(jī)械能之間的相互轉(zhuǎn)化，我們首先要研實現(xiàn)這一工作的工質(zhì)的性質(zhì)。第一章 基本概念在我們研究工程熱力學(xué)的過程中會用到許多術(shù)語，如工質(zhì)、熱力學(xué)系統(tǒng)、熱力學(xué)狀態(tài)、平衡狀態(tài)、狀態(tài)參數(shù)等。我們先來看第一個概念：工質(zhì)一、工質(zhì)我們前面講了，工程熱力學(xué)是研究熱能和機(jī)械能之間的相互轉(zhuǎn)化，那么工質(zhì)就是用來實現(xiàn)熱能和機(jī)械能之間相互轉(zhuǎn)化的工作物質(zhì)。像我們化學(xué)中學(xué)到的催化劑一樣，工質(zhì)這一物質(zhì)本身并不發(fā)生化學(xué)性質(zhì)的變化，發(fā)生變化的是工質(zhì)的熱力學(xué)狀態(tài)（物理性質(zhì)），像工質(zhì)的溫度、壓力、體積等。舉個例子：① 就是前面我們舉的汽車發(fā)動機(jī)。② 鍋爐中的蒸汽動力循環(huán)裝置在這個裝置中，工質(zhì)是水蒸氣，水進(jìn)入鍋爐中，通過鍋爐加熱后，變成水蒸氣，水蒸氣推動汽輪機(jī)的葉輪旋轉(zhuǎn)做功，做功后變成液體水，水再送回鍋爐中加熱循環(huán)使用。綜上：工質(zhì)是實現(xiàn)熱能和機(jī)械能之間相互轉(zhuǎn)化的工作物質(zhì)，是媒介物質(zhì)。熱力系可以是一種真實的物質(zhì)，如泵中被壓縮的水，也可以是一個真實的設(shè)備，如鍋爐，也可以是一種抽象出來的或假象的熱力學(xué)模型。那么系統(tǒng)周圍的物體稱為外界，熱力系統(tǒng)與外界的分界面叫做邊界。自然環(huán)境是一類特殊的外界，它所經(jīng)歷的過程是可逆的，而且本身的性質(zhì)不變。比如：若取前面我們講的汽輪機(jī)中的工質(zhì)——水蒸氣作為熱力學(xué)系統(tǒng)時，汽輪機(jī)的汽缸外壁是一個實際
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