工程热力学复习大纲.doc

u 若某物体（例如温度计）分别与其它两个物体处于热平衡时（或温度相等时），则这两个物体彼此也处于热平衡，即它们的温度也必定相等——这就是热力学第零定律

u 热力学温标是取水的三相点的温度作为单一固定点，并规定水的三相点温度为273.16K，而热力学温度单位开尔文为水的三相点温度的1/273.16。所谓水三相点温度是指水的固、液、气三态共存，并处于平衡状态时的温度。水的三相点温度比水的冰点温度高0.01K，所以水的冰点温度在热力学温标中为273.15K。在摄氏温标中，水的冰点温度为0℃，

u
1）一个热力系统如果与外界只有能量交换而无物质交换，则此系统称闭口系统。
2）如果热力系统与外界不仅有能量交换，还有物质交换，这样的系统就叫开口系统。
3）当一个热力系统与外界之间无热量交换时，这个系统称为绝热系统。
4）如果热力系统与外界之间既无能量交换，又无物质交换，这样的系统就是孤立系统。
1. 系统的状态可以随时间变化，也可以不随时间变化。在没有外界作用的条件下，不随时间变化的状态称平衡状态。即，系统实现平衡状态是有条件的，只有在无外界影响的条件下，系统才能经过一定的时间后出现平衡状态。
各点宏观性质都相同的系统称均匀系统。对非均匀系统，在一定的条件下同样可以出现平衡状态。
平衡系统和均匀系统是两种不同的系统，一个系统可以是平衡系统，但它不一定就是均匀系统。
组成系统的各部分之间没有热量的传递，系统就处于热的平衡；若系统的各部分之间没有相对位移，系统处于力的平衡。同时处于热的平衡和力的平衡，系统就处于热力平衡状态。
u 物质交换基本状态参数：所谓基本状态参数是指可以直接或用仪表测定的状态参数。有三个，分别为比体积、温度和压力。其它的状态参数可以以一定的规则由基本状态参数来确定。
u 量准平衡过程
观察状态参数T、p，分子运动平均速度为每秒数百米，而气缸内活塞的移动速度仅有每秒几十米，可以近似看出，气缸内的温度和压力基本上偏离平衡状态并不远，这样将气缸内气体的状态看成是准平衡的，又叫准静态，过程中每个状态点都近似为平衡状态。由一系列准平衡（静态状态组成的过程称为“准平衡过程”。
u 可逆过程
耗散效应，是自然界普遍客观存在的现象，这是一种不可逆的现象过程。如果系统完成某一热力过程后，再沿原来路径逆向进行时，能使系统和外部都返回原来状态而不留下任何变化，则这一过程称为可逆过程。若一个准平衡过程进行时，系统内部无耗散效应，则称此过程是可逆过程
u h＝u＋pv 称为焓，这也是一个状态参数。

u 。热量
热量是指系统与外界之间因温差的原因而传递的能量。热量是热力过程中的过程量，不是系统的状态，我们不能用“某系统有热量若干”描述系统。
功和热量都是过程量，但它们之间又有不同点，功是有规则的宏观运动能量传递，热量则是大量微观粒子杂乱热运动的能量传递，因此同等数量的功和热量具有不可比较性。

u 熵是从研究卡诺循环与热力学第二定律中经过数学理论的分析推导出来的一个新的状态参数。现在只就完全气体从数学式子定义这个状态参数——熵。嫡不仅在热工计算及热力循环的分析中有很重要的用处，而且在说明过程的不可逆性具有独到之处。与压力、温度等状态参数不同，熵是无法用任何仪表直接测量出来，而只能利用两个基本状态参数的数值间接计算出来。
u ，不可逆传热过程的本质是降低热能的利用价值

u 功是宏观有序的能量，热则是微观无序的能量，这是热和功的本质区别。有序变为无序是自然过程；而无序转化为有序则要有一定的代价，
u 按照循环所产生的效果不同，循环可以分为正向循环和逆向循环。正向循环是把热能转变为机械能的循环，逆向循环则是把机械能转变为热能的循环。

u 热力学第二定律
上述自发过程的方向性和不可逆性的客观表述称热力学第二定律。从热力学热功转换的角度热力学第二定律表述为：
1)克劳修斯说法：不可能把热从低温物体传到高温物体而不引起其它变化。
2)开尔文说法：不可能从单一热源取热使之完全变为功而不引起其它变化。
两种说法中，不引起其它变化是关键的条件。
把从单一热源取热使之完全变为功而不引起其它变化的热机称为第二类永动机。虽然它符合热力学第一定律，但违背了热力学第二定律。
u 卡诺循环和卡诺定理
卡诺循环
热源：热机从中吸热的对象（热力系统）称热源，或称为高温热源；对之放热的对象（热力系统）称冷源，或称低温热源。
循环：热力系统从某一初态出发经历一系列过程后回复到初态，整个过程称循环。正向循环是指对外作功的循环；逆向循环是指消耗功的循环。工质在循环完成后，其状态参数回复到初态。

热力学第二定律又可表达为：
不可能制成第二类永动机。
两种说法的等效性

卡诺循环由四个可逆过程——两个定温过程和两个定熵过程所组成，

从上述卡诺循环的分析中，可以得到几条重要的理论：
(1)卡诺循环的热效率决定于高温热源和低温热源的温度，也就是工质在吸热和放热时的温度，提高或降低，均可以提高其热效率。
(2)卡诺循环的热效率只能小于1，决不可能等于l，因和都是不可能的。这就说明，在循环发动机中，不可能将热量全部转功，必定有部分热量转移给低温热源。
(3)当时，循环的热效率为零，这就是说，在温度平衡的体系中，不可能使热量转换为功，单热源做功的循环机器，是不可能造成的。换句话说，要想通过循环利用热量来产生功，就一定要有温度差的两个热源。

u 卡诺定理
针对热机循环工作，卡诺提出：
定理1：在相同的高温热源和相同的低温热源之间工作的可逆机的效率，恒高于不可逆机的效率；
定理2：在相同的高温热源和相同的低温热源之间工作的可逆机具有相同的热效率。

卡诺定理的意义
1．热机效率恒小于1，即第二类永动机是不可能造成的；
2．提高热机效率的根本途径是提高高温热源的温度，降低低温热源的温度。

卡诺定量的基本内容是：在两个定温热源之间工作的任何热机的热效率不可能大于在相同热源之间工作的可逆机的热效率。
所有工作于两个定温热源之间的可逆机热效率皆相等，均等于卡诺机的效率，而且与工质的性质，吸收热量和作功多少无关，只决定于两个热源的温度。
u 孤立系统熵增原理
在孤立系统内，不可逆因素是唯一引起熵增的原因。上述结论称孤立系统的熵增原理。

u 显热与潜热
1、显热
吸收或放出热量，温度升高或降低。此时所吸收或放出的热量就是显热。
    例如：20℃的水加热变为100℃的水所吸收热量就是显热。
  2、潜热
吸收或放出热量，温度不变。此时所吸收或放出的热量就是显热。

u 水的三相点即273.16K的液相水作为基准点，规定其热力学能及熵为0.

u 湿空气的总压力P等于干空气分压力Pa与水蒸气分压力Pv之和。

空气和过热水蒸气组成的空气称为未饱和空气。
    空气和饱和水蒸气组成的湿空气称为饱和空气。
u 湿空气中水蒸气的分压力与同温度下饱和湿空气中水蒸气分压力的比值。称为相对湿度φ。

u 湿空气中1千克干空气所带的水蒸气的质量称为含湿量。

u 焓湿量图上有下述图线
①定含湿量线。为一组垂直线。
②定焓线。一组与垂直线成135°角的直线。
③定温线。当温度为定值时，焓h和含湿量d之间保存线性关系，故定温线为一组直线，但不同温度的定温线其斜率不同。
    ④定相对湿度线。一组曲线。 ＝100％的曲线即为饱和曲线， <100％的区域则为未饱和湿空气区。
⑤含湿量与水蒸气分压力的换算关系线，即pv＝f(d)线。该线给出了pv与d的对应数值。