第1章基本概念

null 第一章 基本概念 第一章 基本概念 本章重点本章重点 取热力系统、对工质状态的描述、状态与状态 参数 转速和进给参数表a氧化沟运行参数高温蒸汽处理医疗废物pid参数自整定算法口腔医院集中消毒供应 的关系、状态参数、平衡状态、状态方程、可逆过程。 §1-1 热力系统§1-1 热力系统热力系统(热力系、系统)：用界面分离出的研究对象。外界：系统以外的所有物质1、系统与边界边界(界面)：系统与外界的分界面系统与外界的作用都通过边界热力系统选取的人为性热力系统选取的人为性锅 炉汽轮机发电机给水泵凝汽器过热器只交换功只交换热既交换功 也交换热边界特性边界特性真实、虚构固定、活动热力系统分类热力系统分类以系统与外界关系划分： 有 无 是否传质 开口系 闭口系是否传热 非绝热系 绝热系是否传功 非绝功系 绝功系是否传热、功、质 非孤立系 孤立系 热力系统 热力系统1  开口系非孤立系＋相关外界 ＝孤立系1+2  闭口系1+2+3  绝热闭口系1+2+3+4  孤立系热力系统其它分类方式热力系统其它分类方式 其它分类方式 物理化学性质 均匀系 非均匀系工质种类多元系单元系相态多相单相简单可压缩系统简单可压缩系统最重要的系统 简单可压缩系统只交换热量和一种准静态的容积变化功容积变化功压缩功膨胀功§1-2 状态和状态参数§1-2 状态和状态参数状态：某一瞬间热力系所呈现的宏观状况状态参数：描述热力系状态的物理量状态参数的特征：1、状态确定，则状态参数也确定，反之亦然2、状态参数的积分特征：状态参数的变化量 与路径无关，只与初终态有关3、状态参数的微分特征：全微分状态参数的积分特征状态参数的积分特征 状态参数变化量与路径无关，只与初终态有关。数学上：点函数、态函数1 2ab例：温度变化山高度变化状态参数的微分特征状态参数的微分特征设 z =z (x , y)dz是全微分充要条件：可判断是否是状态参数强度参数与广延参数强度参数与广延参数强度参数：与物质的量无关的参数 如压力 p、温度T广延参数：与物质的量有关的参数可加性 如 质量m、容积 V、内能 U、焓 H、熵S比参数：比容比内能比焓比熵单位：/kg /kmol 具有强度量的性质§1-3 基本状态参数§1-3 基本状态参数压力 p、温度 T、比容 v （容易测量）1、压力 p 物理中压强，单位: Pa , N/m2常用单位： 1 bar = 105 Pa 1 MPa = 106 Pa 1 atm = 760 mmHg = 1.013105 Pa 1 mmHg =133.3 Pa 1 at=735.6 mmHg = 9.80665104 Pa压力p测量压力p测量一般是工质绝对压力与环境压力的相对值 ——相对压力注意：只有绝对压力 p 才是状态参数绝对压力与相对压力绝对压力与相对压力当 p > pb 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 压力 pe当 p < pb真空度 pvpbpeppvp环境压力与大气压力环境压力与大气压力环境压力指压力表所处环境注意：环境压力一般为大气压，但不一定。 见习 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 1－7大气压随时间、地点变化。物理大气压 1atm=760mmHg当h变化不大，ρ常数1mmHg= ρgh=133.322Pa当h变化大，ρ ρ(h) 其它压力测量 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 其它压力测量方法高精度测量：活塞式压力计工业或一般科研测量：压力传感器热力学第零定律热力学第零定律温度的热力学定义热力学第零定律（R.W. Fowler） 　　 如果两个系统分别与第三个系统处于热平衡，则两个系统彼此必然处于热平衡。温度测量的 理论基础 B 温度计热力学第零定律热力学第零定律热力学第零定律 1931年 T 热力学第一定律 18401850年 E 热力学第二定律 18541855年 S 热力学第三定律 1906年 S基准温度的热力学定义温度的热力学定义　　处于同一热平衡状态的各个热力系，必定有某一宏观特征彼此相同，用于描述此宏观特征的物理量 温度。 温度是确定一个系统是否与其它系统处于热平衡的物理量温度的测量温度的测量温度计物质 （水银，铂电阻）特性 （体积膨胀，阻值）基准点刻度温标比容v比容v［m3/kg]工质聚集的疏密程度物理上常用密度 ［kg/m3]§1-4 平衡状态§1-4 平衡状态1、定义： 　　在不受外界影响的条件下（重力场除外），如果系统的状态参数不随时间变化，则该系统处于平衡状态。 温差 — 热不平衡势　　　　　　 压差 — 力不平衡势 化学反应 — 化学不平衡势平衡的本质：不存在不平衡势平衡与稳定平衡与稳定稳定：参数不随时间变化稳定但存在不平衡势差去掉外界影响，则状态变化若以（热源+铜棒+冷源）为系统，又如何？稳定不一定平衡，但平衡一定稳定平衡与均匀平衡与均匀平衡：时间上 均匀：空间上平衡不一定均匀，单相平衡态则一定是均匀的为什么引入平衡概念？为什么引入平衡概念？ 如果系统平衡，可用一组确切的参数（压力、温度）描述但平衡状态是死态，没有能量交换能量交换状态变化破坏平衡如何描述§1-5 状态方程、坐标图§1-5 状态方程、坐标图平衡状态可用一组状态参数描述其状态状态公理：对组元一定的闭口系 独立状态参数个数 N=n+1想确切描述某个热力系，是否需要所有状态参数？状态公理状态公理闭口系：不平衡势差  状态变化  能量传递消除一种不平衡势差  达到某一方面平衡  消除一种能量传递方式而不平衡势差彼此独立 独立参数数目N=不平衡势差数 =能量转换方式的数目 =各种功的方式+热量= n+1n 容积变化功、电功、拉伸功、表面张力功等状态方程状态方程简单可压缩系统：N = n + 1 = 2绝热简单可压缩系统  N = ?状态方程  基本状态参数（p,v,T)之间 的关系状态方程的具体形式状态方程的具体形式理想气体的状态方程实际工质的状态方程？？？状态方程的具体形式取决于工质的性质坐标图坐标图简单可压缩系 N=2，平面坐标图pv1）系统任何平衡态可 表示在坐标图上说明：2）过程线中任意一点 为平衡态3）不平衡态无法在图 上用实线表示常见p-v图和T-s图21§1-6 准静态过程、可逆过程§1-6 准静态过程、可逆过程平衡状态状态不变化能量不能转换非平衡状态无法简单描述热力学引入准静态（准平衡）过程一般过程一般过程p1 = p0+重物p，Tp0T1 = T0突然去掉重物最终p2 = p0T2 = T0pv12..准静态过程准静态过程p1 = p0+重物p，Tp0T1 = T0假如重物有无限多层每次只去掉无限薄一层pv12...系统随时接近于平衡态准静态过程有实际意义吗？准静态过程有实际意义吗？既是平衡，又是变化既可以用状态参数描述，又可进行热功转换疑问：理论上准静态应无限缓慢，工程上怎样处理？准静态过程的工程条件准静态过程的工程条件破坏平衡所需时间 （外部作用时间）恢复平衡所需时间 （驰豫时间）>>有足够时间恢复新平衡  准静态过程示功图示功图pV.12.pp外21mkg工质：W =pdV1kg工质：w =pdvW可逆过程的定义可逆过程的定义 系统经历某一过程后，如果能使系统与外界同时恢复到初始状态，而不留下任何痕迹，则此过程为可逆过程。注意：可逆过程只是指可能性，并不 是指必须要回到初态的过程。可逆过程的实现可逆过程的实现准静态过程 + 无耗散效应 = 可逆过程无不平衡势差通过摩擦使功 变热的效应(摩阻，电阻，非弹性变性，磁阻等） 不平衡势差 不可逆根源 耗散效应 耗散效应引入可逆过程的意义引入可逆过程的意义 准静态过程是实际过程的理想化过程， 但并非最优过程，可逆过程是最优过程。 可逆过程的功与热完全可用系统内工质 的状态参数表达，可不考虑系统与外界 的复杂关系，易分析。 实际过程不是可逆过程，但为了研究方 便，先按理想情况（可逆过程）处理， 用系统参数加以分析，然后考虑不可逆 因素加以修正。完全可逆、内可逆与外可逆完全可逆、内可逆与外可逆 完全可逆 可逆 内部可逆，外部不可逆 外部可逆，内部不可逆常见90 ℃0 ℃例：内可逆 外不可逆§1-7 功 量§1-7 功 量1、力学定义: 力  在力方向上的位移2、热力学定义(外文参考书） a、当热力系与外界发生能量传递时，如果对外界的唯一效果可归结为取起重物，此即为热力系对外作功。 b、功是系统与外界相互作用的一种方式，在力的推动下，通过有序运动方式传递的能量。例：火力发电装置例：火力发电装置锅 炉汽轮机发电机给水泵凝汽器过热器功的表达式功的表达式功的一般表达式热力学最常见的功  容积变化功 其他准静态功：拉伸功，表面张力功，电功等§1-8 热 量 与 熵§1-8 热 量 与 熵1、热量定义： 热力系通过边界与外界的交换的能量中，除了功的部分（不确切）。 另一定义：热量是热力系与外界相互作用的另一种方式，在温度的推动下，以微观无序运动方式传递的能量。热 量 如 何 表 达 ？热 量 如 何 表 达 ？热量是否可以用类似于功的式子表示？？引入“熵”热量与容积变化功热量与容积变化功能量传递方式 容积变化功 传热量性质 过程量 过程量推动力 压力 p 温度 T标志 dV , dv dS , ds公式条件 准静态或可逆 可逆熵（ Entropy）的定义熵（ Entropy）的定义reversible熵的简单引入比参数 [kJ/kg.K]ds: 可逆过程 qrev除以传热时的T所得的商 清华大学刘仙洲教授命名为“熵”广延量 [kJ/K]熵的说明熵的说明1、熵是状态参数 3、熵的物理意义：熵体现了可逆过程 传热的大小与方向2、符号规定系统吸热时为正 Q > 0 dS > 0 系统放热时为负 Q < 0 dS < 04、用途：判断热量方向 计算可逆过程的传热量示功图与示热图示功图与示热图pVWTSQ 示功图温熵(示热)图§1-9 热力循环§1-9 热力循环要实现连续作功，必须构成循环定义： 热力系统经过一系列变化回到初态，这一系列变化过程称为热力循环。不可逆循环分类：可逆过程不可逆循环可逆循环null锅 炉汽轮机发电机给水泵凝汽器过热器动力循环(热电厂)正循环正循环pVTS净效应：对外作功净效应：吸热正循环：顺时针方向2112热力循环的评价指标热力循环的评价指标正循环：净效应（对外作功，吸热）WT1Q1Q2T2动力循环：热效率逆循环逆循环pVTS净效应：对内作功净效应：放热逆循环：逆时针方向2112热力循环的评价指标热力循环的评价指标逆循环：净效应（对内作功，放热）WT0Q1Q2T2制冷循环：制冷系数热力循环的评价指标热力循环的评价指标逆循环：净效应（对内作功，放热）WT1Q1Q2T0制热循环：制热系数