工程熱力學(xué)概念-在線瀏覽
2024-08-06 20:23本頁面
【正文】 的邊界，而水蒸氣的進(jìn)口和出口則是一個(gè)假想的虛擬的邊界。（a）汽輪機(jī) （b）活塞式壓縮機(jī)汽缸通常情況下，“熱力學(xué)系統(tǒng)”與“外界”之間會(huì)處于相互作用之中，他們通過“邊界”相互交換能量或物質(zhì)。閉口系統(tǒng)內(nèi)的質(zhì)量是保持恒定不變的，因此又叫做控制質(zhì)量。此系統(tǒng)為閉口系統(tǒng)。如前圖（a）所示的汽輪機(jī)。（4）孤立系統(tǒng)熱力系與外界之間既無能量交換也無質(zhì)量交換。只有系統(tǒng)與外界之間的熱量和質(zhì)量交換無限微弱或影響可忽略不計(jì)時(shí)，可簡(jiǎn)化處理，將熱力系視為孤立系統(tǒng)或絕熱系統(tǒng)。我們把工質(zhì)在熱力變化過程中的某一瞬間所呈現(xiàn)的宏觀物理狀況成為工質(zhì)的熱力學(xué)狀態(tài)，簡(jiǎn)稱狀態(tài)。一個(gè)熱力學(xué)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，那么我們就說該系統(tǒng)處于熱力平衡狀態(tài)，簡(jiǎn)稱平衡狀態(tài)。① 熱的平衡當(dāng)熱力系內(nèi)部各點(diǎn)溫度均勻一致且等于外界溫度時(shí)，組成熱力系統(tǒng)的各部分之間以及熱力系統(tǒng)與環(huán)境之間沒有熱量的傳遞，那么系統(tǒng)就處于熱平衡狀態(tài)。同時(shí)具備了熱的平衡和力的平衡的系統(tǒng)就處于熱力平衡狀態(tài)。②處于不平衡狀態(tài)的系統(tǒng)，由于各部分之間的傳熱和位移，其狀態(tài)將隨時(shí)間而改變，隨著狀態(tài)的不斷變化，傳熱和位移也會(huì)逐漸減弱，直到完全停止，此時(shí)會(huì)達(dá)到另一個(gè)新的平衡狀態(tài)，所以我們說，處于不平衡狀態(tài)的系統(tǒng)在沒有外界影響的情況下總會(huì)自發(fā)地趨于平衡狀態(tài)。即用來描述狀態(tài)的參數(shù)。狀態(tài)參數(shù)和熱力學(xué)狀態(tài)是一一對(duì)應(yīng)的，熱力學(xué)狀態(tài)一定，則狀態(tài)參數(shù)就確定了，工質(zhì)的熱力學(xué)狀態(tài)發(fā)生變化，那么狀態(tài)參數(shù)也會(huì)隨之發(fā)生變化。如圖：經(jīng)過路徑①到達(dá)狀態(tài)2，與經(jīng)過路徑②到達(dá)狀態(tài)2，我們表示熱力學(xué)狀態(tài)2所用的狀態(tài)參數(shù)的數(shù)值是一樣的。這類似于我們高中時(shí)學(xué)過的重力做功，只取決于前后的高度差，而與途徑無關(guān)。研究熱力過程時(shí)，常用到的狀態(tài)參數(shù)有六個(gè)，壓力P，溫度T，體積V，熱力學(xué)能（內(nèi)能）U，焓H，熵S。強(qiáng)度量不具有加和性。廣延量具有加和性。即單位工質(zhì)的體積、內(nèi)能、焓、熵。通常我們將熱力系的廣延參數(shù)用大寫字母表示，其比參數(shù)用小寫字母表示。導(dǎo)出狀態(tài)參數(shù)：其余三個(gè)，U、H、S需利用前面三個(gè)基本狀態(tài)參數(shù)間接推導(dǎo)得出，稱為導(dǎo)出狀態(tài)參數(shù)。四、基本狀態(tài)參數(shù)溫度我們都很熟悉，是描述物體冷熱狀況的物理量，這是我們從宏觀上的說法，從微觀上看，溫度標(biāo)志著物質(zhì)內(nèi)部分子熱運(yùn)動(dòng)的劇烈程度。為了給溫度確定數(shù)值，需要建立溫標(biāo)，也就是說要確定這么熱的程度用多大數(shù)值表示，即建立溫度標(biāo)準(zhǔn)。熱力學(xué)溫標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：把純水的三相點(diǎn)溫度，即水的氣、液、固三相平衡共存時(shí)的溫度作為基準(zhǔn)點(diǎn)。攝氏溫標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：以標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下水的冰點(diǎn)為零點(diǎn)，水的沸點(diǎn)為100，中間平均劃分為100等份而得出。攝氏溫標(biāo)和熱力學(xué)溫標(biāo)的關(guān)系為：t=， T=t+即0℃→，100℃→水的冰點(diǎn)為0℃，℃，℃。像我們測(cè)量高度一樣，所選起點(diǎn)不一樣，測(cè)量的數(shù)值也不一樣。熱力學(xué)中我們所講的壓力等同于高中物理中所學(xué)的壓強(qiáng)，即垂直作用于單位面積上的力，用符號(hào)P表示。壓力的測(cè)量原理:壓力的測(cè)量采用壓力計(jì)，利用力的平衡原理測(cè)取壓差值由于壓力計(jì)本身處在大氣壓力作用下，所以我們用壓力計(jì)所測(cè)得的壓力是工質(zhì)真實(shí)壓力與環(huán)境介質(zhì)壓力之差，叫做表壓或真空度。當(dāng)氣體的真實(shí)壓力大氣壓力時(shí)，我們稱為表壓，當(dāng)真實(shí)壓力大氣壓力時(shí)，我們稱為真空度。所以用壓力表測(cè)量時(shí)，必須同時(shí)測(cè)定當(dāng)?shù)氐拇髿鈮篜b，用氣壓計(jì)來測(cè)量。通常情況下，我們能測(cè)量得到的是Pg或Pv，而我們?cè)谟?jì)算及應(yīng)用時(shí)，用到的是真實(shí)壓力P，∴P=Pb+Pg或P=PbPv比容：?jiǎn)挝毁|(zhì)量工質(zhì)所占的空間v=V/m（m3/kg）密度：?jiǎn)挝惑w積工質(zhì)的質(zhì)量= m / V（kg / m3）重度：?jiǎn)挝惑w積工質(zhì)的重量= G / V（N / m3） 一、狀態(tài)方程經(jīng)驗(yàn)表明，表示系統(tǒng)所處狀態(tài)的這些狀態(tài)參數(shù)之間是相互聯(lián)系的，并不是各自獨(dú)立的。反之，如果保持壓力不變，容器是體積可變的容器，對(duì)氣體加熱，那么隨溫度的升高，體積也會(huì)變大，即氣體的壓力保持不變時(shí)，溫度與壓力成正比關(guān)系。即PVT三個(gè)參數(shù)之間是相互聯(lián)系的，并且他們之間的相互聯(lián)系還服從一定的關(guān)系式，狀態(tài)參數(shù)之間的這個(gè)關(guān)系式叫做狀態(tài)方程。二、狀態(tài)參數(shù)坐標(biāo)圖根據(jù)狀態(tài)方程的講解，我們知道，對(duì)于簡(jiǎn)單可壓縮的平衡系統(tǒng)，由兩個(gè)參數(shù)
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