工程熱力學(xué)概念-展示頁(yè)
2025-07-05 20:23本頁(yè)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(duì)象）與外界無(wú)質(zhì)量交換時(shí)，此系統(tǒng)稱為閉口系統(tǒng)。再舉一個(gè)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(shí)，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(dòng)的。邊界可以是真實(shí)的，也可以是假想的，可以是固定不變的，也可以是運(yùn)動(dòng)可變的。外界可以是自然環(huán)境，也可以是另一個(gè)熱力系統(tǒng)。熱力學(xué)系統(tǒng)是人們?cè)谶M(jìn)行熱力分析時(shí)，為方便起見(jiàn)，把研究對(duì)象從周?chē)矬w中分離出來(lái)的。二、熱力學(xué)系統(tǒng)簡(jiǎn)單的說(shuō)，熱力學(xué)系統(tǒng)是認(rèn)為地劃分出來(lái)作為熱力學(xué)研究對(duì)象的系統(tǒng)，也就是我們的研究對(duì)象，簡(jiǎn)稱熱力系。這個(gè)裝置中就是通過(guò)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(méi)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(huì)膨脹，對(duì)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(chē)，煙氣膨脹后，溫度和壓力都會(huì)降低，在這個(gè)能量轉(zhuǎn)化過(guò)程中，工質(zhì)煙氣的化學(xué)性質(zhì)并沒(méi)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(lái)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(shuō)工質(zhì)在能量轉(zhuǎn)化過(guò)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(guò)程中起媒介的作用，而不會(huì)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(yǔ)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(shí)際熱力過(guò)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(guò)程、可逆過(guò)程等。舉個(gè)例子：比如汽車(chē)的發(fā)動(dòng)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(shí)溫度高，壓力高，具有熱能，那么高壓的燃?xì)鈺?huì)推動(dòng)氣缸的活塞做水平往復(fù)運(yùn)動(dòng)，活塞又通過(guò)曲柄連桿機(jī)構(gòu)把水平往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化成圓周運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)汽車(chē)運(yùn)動(dòng)，這就是一個(gè)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(lái)做功，也就是機(jī)械能，簡(jiǎn)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(shuō)由熱產(chǎn)生力，進(jìn)而對(duì)物體做功的過(guò)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(lái)詳細(xì)的看一下工程熱力學(xué)的研究?jī)?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(shí)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(shí)的方向、條件、限度問(wèn)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(shí)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(shí)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(guò)程中會(huì)用到許多術(shù)語(yǔ)，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(lái)看第一個(gè)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(lái)實(shí)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(gè)例子：① 就是前面我們舉的汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)。② 鍋爐中的蒸汽動(dòng)力循環(huán)裝置在這個(gè)裝置中，工質(zhì)是水蒸氣，水進(jìn)入鍋爐中，通過(guò)鍋爐加熱后，變成水蒸氣，水蒸氣推動(dòng)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(shí)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(shí)的物質(zhì)，如泵中被壓縮的水，也可以是一個(gè)真實(shí)的設(shè)備，如鍋爐，也可以是一種抽象出來(lái)的或假象的熱力學(xué)模型。那么系統(tǒng)周?chē)奈矬w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(lèi)特殊的外界，它所經(jīng)歷的過(guò)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(shí)，汽輪機(jī)的汽缸外壁是一個(gè)實(shí)際
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