工程热力学第2讲 修正.ppt

单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,1-5,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,p,1,=,p,0,+,重物,p，T,p,0,T,1,=,T,0,突然去掉重物,最终,p,2,=,p,0,T,2,=,T,0,p,v,1,2,.,.,准静态过程,p,1,=,p,0,+,重物,p，T,p,0,T,1,=,T,0,假如重物有无限多层,每次只去掉无限薄一层,p,v,1,2,.,.,.,系统,随时,接近于平衡态,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,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,准静态过程的工程应用,例：,活塞式内燃机,2000,转,/,分,曲柄,2,冲程,/,转，,0.15,米,/,冲程,活塞运动速度,=,2000,2,0.15,/,60,=,10,m/s,压力波恢复平衡速度（声速）,350,m/s,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）,一般的工程过程都可认为是,准静态过程,具体工程问题具体分析。,实施准平衡过程的条件,推动过程进行的不平衡势为无限小,.(,力,热,),4,热力过程及热力循环,热力循环,封闭的热力过程称为热力循环,.,热力系从某一初始状态出发经历一系列状态变化后又回到初态,.,正循环,(,热机循环,),逆循环,(,制冷循环,),高温热源,热 机,低温热源,Q1,Q2,W,循环效率,高温热源,热 机,低温热源,Q1,Q2,W,制冷系数,例题,氧气瓶的体积,V=0.02m3,瓶中氧气的绝对压力为,P=15MPa,温度为,30.,问瓶中盛有多少千克氧气,?,如果在气焊时用去了,1/3(,按质量计,),而温度不变,问瓶中氧气的压力是多少,?,作 业,1-5,1-6,1-14,做在作业本上,下周一交,1-6,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,正循环,p,V,T,S,净效应：,对外作功,净效应：,吸热,正循环：顺时针方向,2,1,1,2,逆循环,p,V,T,S,净效应：,对内作功,净效应：,放热,逆循环：逆时针方向,2,1,1,2,正向热力循环的评价指标,正循环：净效应（对外作功，吸热）,W,T,1,Q,1,Q,2,T,2,动力循环：热效率,逆向热力循环的评价指标,逆循环：净效应（对内作功，放热）,W,T,0,Q,1,Q,2,T,2,制冷循环：制冷系数,制热循环：制热系数,第二章热力学第一定律,闭口系,循环,的热一律表达式,开口系能量方程,热力学,能（内能）,推动功和流动功,焓,容积变化功,w,技术功,w,t,轴功,w,s,流动功,(,pv,),2-1,热力学第一定律的本质,热力学第一定律,能量转换与守恒定律,本质：,能量转换及守恒定律在热过程,中的应用,表述：,1,在任何发生能量传递和转换的热力过程中，传递和转换前后能量的总量维持恒定。,2,永动机是不可能制造成功的,2-2,功,热力与外界传递能量的方式：做功，传热,功是物系间相互作用而传递的能量。,单位：焦耳，,J,功的正负,正：系统对外界作功,负：外界对系统作功,比功,w,，,总功,W,准平衡过程中的膨胀功,示功图：,2-3,热,热力系与外界之间依靠温差传递的能量,正：热力系吸热,负：热力系放热,热量的计算,2-4,循环过程热一律,1,、,重物下降，输,入功，绝热容,器内气体,T,2,、,绝热去掉，气,体,T,，,放出,热给水,，,T,恢复,原温。,焦耳实验,焦耳实验,水温升高可测得,热量,，,重物下降可测得,功,热功当量,1,cal=4.1868 kJ,工质经历循环,:,闭口系,循环,的热一律表达式,要想得到,功,，必须化费,热能,或,其它能量,2-5,热一律的推论,热力学,能（内能）,热力学能的导出,对于循环,1,a,2,c,1,对于循环,1,b,2,c,1,状态参数,p,V,1,2,a,b,c,以一定的方式储存于热力系内部的能量叫做,系统的热力学能,状态参数,微观：物质内部粒子的微观运动和粒子空间位形有关的能量,热力学能,U,的,物理意义,d,U,=,Q,-,W,W,Q,d,U,代表某微元过程中系统通过边界交换的,微热量,与,微功量,两者之差值，也即,系统内部能量,的变化。,U,代表储存于系统,内部的能量,内储存能,（,内能,、,热力学能,）,热力学能的性质,分子动能（移动、转动、振动）,分子位能（相互作用）,核能,化学能,热力学能,热力学,能,是状态量,U,:,广延参数,kJ,u,:,比参数,kJ/kg,热力学,能,总以变化量出现，,热力学,能,零点人为定,说明：,系统总能,外部储存能,宏观动能,E,k,=,mc,2,/2,宏观位能,E,p,=,mgz,机械能,系统总能,E,=,U,+,E,k,+,E,p,e,=,u,+,e,k,+,e,p,一般与系统同坐标，常用,U,d,U,u,d,u,热力学能,的导出,闭口系,循环,Q=W,热力学能的导出,对于循环,1,a,2,c,1,对于循环,1,b,2,c,1,状态参数,p,V,1,2,a,b,c,热力学能及闭口,系热一律表达式,定义,d,U,=,Q,-,W,热力学,能,U,状态函数,Q,=,d,U,+,W,Q,=,U,+,W,闭口系,热一律表达式,！,两种特例,绝功系,Q,=,d,U,绝热系,W,=-,d,U,热力学能,U,的,物理意义,d,U,=,Q,-,W,W,Q,d,U,代表某微元过程中系统通过边界交换的,微热量,与,微功量,两者之差值，也即,系统内部能量,的变化。,U,代表储存于系统,内部的能量,内储存能,（,内能,、,热力学能,）,u,=,f(p,v),u,=,f(T,v),u,=,f(p,T),du,=0,热一律的文字表达式,热一律,:,能量守恒与转换定律,进入,系统的,能量,-,离开,系统的,能量,=,系统,内部储存能量,的,变化,2-3,能量的传递和转换,一、功和热量,能量传递的方式,：,作功,有宏观位移,传热,无宏观位移,共同点,：能量；过程量,不同点,：作功伴随着能量形态的变化：热力学能,机械能,二、推动功和流动功,Q,W,net,u,out,gz,out,m,in,u,in,gz,in,