工程熱力學(xué)概念-閱讀頁
2025-07-11 20:23本頁面
【正文】 就可以確定系統(tǒng)的狀態(tài)，比如，P,v一定，則T就可知，P,T一定，則v也可以確定，并且系統(tǒng)的熱力學(xué)狀態(tài)就一定。這種由熱力系狀態(tài)參數(shù)所組成的坐標(biāo)圖就是狀態(tài)參數(shù)坐標(biāo)圖。注：只有平衡狀態(tài)才能用狀態(tài)參數(shù)坐標(biāo)圖上的一點來表示。這種由于熱力系與外界相互作用而引起的熱力系由一個平衡狀態(tài)經(jīng)過連續(xù)的中間狀態(tài)變化到一個新的平衡狀態(tài)的全過程，稱為熱力過程。平衡過程指的是，在變化過程中，熱力系在任何時刻都處于力的平衡和熱的平衡，任何時刻系統(tǒng)內(nèi)部都處處均勻一致。但平衡過程實際上是一個理想過程，現(xiàn)實當(dāng)中是不存在這樣的過程的。若系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)，沒有不平衡的存在，則系統(tǒng)的狀態(tài)不會發(fā)生變化，會一直待在原地不動。我們把熱力過程中一系列無限接近平衡狀態(tài)的狀態(tài)組合成的過程稱為準(zhǔn)靜態(tài)過程。準(zhǔn)靜態(tài)過程的特點：在過程中，熱力系內(nèi)部不斷存在力的平衡和熱的平衡，或平衡被破壞的程度無限小。我們把這個時間成為弛豫時間。在分析問題時，我們可以忽略其對平衡狀態(tài)的偏離，中間狀態(tài)仍以平衡態(tài)確定，因此，準(zhǔn)靜態(tài)過程在坐標(biāo)圖上可以用連續(xù)的實線描述。不平衡過程的中間狀態(tài)的狀態(tài)參數(shù)并不確定，不是平衡狀態(tài)，不能在坐標(biāo)圖上用實點表示，因此，不平衡的過程也無法用一連續(xù)實線來表示?？赡孢^程指當(dāng)完成了某一過程后，如果能使工質(zhì)沿相同的路徑逆行而恢復(fù)到原來的狀態(tài)，并使相互作用中所涉及的外界也恢復(fù)到原來狀態(tài)，而不留下任何改變，則這一過程就叫做可逆過程，不滿足這些條件的過程為不可逆過程。、平衡過程、準(zhǔn)靜態(tài)過程的聯(lián)系與區(qū)別平衡過程和可逆過程兩個概念并無實質(zhì)上的區(qū)別，在熱力學(xué)范圍內(nèi)兩者是等效的。所以，可逆過程必然是一個無能量耗散的準(zhǔn)平衡過程，顯然，可逆過程是一個完美的理想過程，現(xiàn)實中是不可能進(jìn)行的，但可逆過程仍然具有十分重要的實際意義，作為研究實際過程的基礎(chǔ)。熱能和機(jī)械能之間的轉(zhuǎn)化需要通過工質(zhì)的膨脹或壓縮過程實現(xiàn)，因此我們所采用的工作物質(zhì)—工質(zhì)，應(yīng)具有顯著的漲縮能力，即其體積隨溫度、壓力能有較大的變化。因而實現(xiàn)熱能和機(jī)械能轉(zhuǎn)化的這些工質(zhì)一般都采用氣態(tài)物質(zhì)。我們都知道，若組成系統(tǒng)的氣體的壓力和密度較小，那么系統(tǒng)內(nèi)分子間的平均距離就會增大，當(dāng)氣體的壓力和密度降低到一定程度時，即平均距離大到一定程度時，氣體分子本身所占的體積就會遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于分子所活動的空間，分子間平均距離遠(yuǎn)到分子間作用力極其微弱的狀態(tài)時，就很接近理想氣體。自然界中完全符合理想氣體假設(shè)條件的氣體是不存在的。但對于那些離液態(tài)不遠(yuǎn)的氣態(tài)物質(zhì)，如蒸汽動力裝置中采用的工質(zhì)水蒸汽，制冷裝置的氟利昂蒸汽，氨蒸汽等，它們更接近液態(tài)，與理想氣體性質(zhì)差別較大，分子本身的體積以及分子與分子之間的作用力都不可忽略，因此它們不能當(dāng)做理想氣體處理，這些工質(zhì)我們稱為實際氣體。二、理想氣體狀態(tài)方程理想氣體狀態(tài)方程是用來揭示平衡狀態(tài)下氣體的壓力、溫度、比容之間相互關(guān)系的方程式，它有幾種表達(dá)方式，幾種表達(dá)方式之間是等價的。或表示成其中R稱為氣體常數(shù)，它是一個只與氣體種類有關(guān)，而與氣體所處狀態(tài)無關(guān)的物理量，即只要氣體一定了，不管狀態(tài)怎么變，PVT取何值，R都是一定的，是常數(shù)。下面我們先講一下幾個概念。，這些物質(zhì)的量就是1mol?；締卧梢允窃印⒎肿?、離子、電子以及其他微粒。也就是說，在熱力學(xué)中，1023個分子構(gòu)成的物質(zhì)的量就是1mol，反過來，1023個。用符號M表示，單位是kg/mol。若摩爾質(zhì)量以kg/mol表示時，應(yīng)等于相對分子質(zhì)量103。我們工程熱力學(xué)中常用到的工質(zhì)是氣體，所以摩爾容積指的是1mol氣體的體積。四、氣體常數(shù)與通用氣體常數(shù)前面我們講了理想氣體狀態(tài)方程式Pv=RT，其中的R稱為氣體常數(shù)，它是一個與氣體所處狀態(tài)無關(guān)的常數(shù)，但它卻是與氣體的種類有關(guān)，即對不同的氣體，他們的氣體常數(shù)是不一樣的。并且可以得出氣體常數(shù)R與通用氣體常數(shù)Rm之間的關(guān)系。由于Rm與氣體種類以及所處的狀態(tài)無關(guān)，因此我們可以用任意氣體在任一狀態(tài)下的參數(shù)來確定。Rm=()所以任意氣體的氣體常數(shù) J/()因此，理想氣體狀態(tài)方程有不同的表達(dá)形式：1kg：1mol：Mkg：nmol：五、實際氣體狀態(tài)方程不遵守理想氣體狀態(tài)方程的氣體都可以看做是實際氣體。對于實際氣體，我們定義一個參數(shù)—壓縮因子z。z=1，說明氣體是理想氣體。
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