工程熱力學(xué)大總結(jié)大全[共57頁(yè)]

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1、 第一章 基 本 概 念 1.基本概念 熱力系統(tǒng)：用界面將所要研究的對(duì)象與周?chē)h(huán)境分隔開(kāi)來(lái)，這種人為分隔的研究對(duì)象，稱(chēng)為熱力系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱(chēng)系統(tǒng)。 邊界：分隔系統(tǒng)與外界的分界面，稱(chēng)為邊界。 外界：邊界以外與系統(tǒng)相互作用的物體，稱(chēng)為外界或環(huán)境。 閉口系統(tǒng)：沒(méi)有物質(zhì)穿過(guò)邊界的系統(tǒng)稱(chēng)為閉口系統(tǒng)，也稱(chēng)控制質(zhì)量。 開(kāi)口系統(tǒng)：有物質(zhì)流穿過(guò)邊界的系統(tǒng)稱(chēng)為開(kāi)口系統(tǒng)，又稱(chēng)控制體積，簡(jiǎn)稱(chēng)控制體，其界面稱(chēng)為控制界面。 絕熱系統(tǒng)：系統(tǒng)與外界之間沒(méi)有熱量傳遞，稱(chēng)為絕熱系統(tǒng)。 孤立系統(tǒng)：系統(tǒng)與外界之間不發(fā)生任何能量傳遞和物質(zhì)交換，稱(chēng)為孤立系統(tǒng)。 單相系：系統(tǒng)中工質(zhì)的物理、化學(xué)性質(zhì)都均勻一致的系統(tǒng)稱(chēng)為單相系

2、。 復(fù)相系：由兩個(gè)相以上組成的系統(tǒng)稱(chēng)為復(fù)相系，如固、液、氣組成的三相系統(tǒng)。 單元系：由一種化學(xué)成分組成的系統(tǒng)稱(chēng)為單元系。 多元系：由兩種以上不同化學(xué)成分組成的系統(tǒng)稱(chēng)為多元系。 均勻系：成分和相在整個(gè)系統(tǒng)空間呈均勻分布的為均勻系。 非均勻系：成分和相在整個(gè)系統(tǒng)空間呈非均勻分布，稱(chēng)非均勻系。 熱力狀態(tài)：系統(tǒng)中某瞬間表現(xiàn)的工質(zhì)熱力性質(zhì)的總狀況，稱(chēng)為工質(zhì)的熱力狀態(tài)，簡(jiǎn)稱(chēng)為狀態(tài)。 平衡狀態(tài)：系統(tǒng)在不受外界影響的條件下，如果宏觀熱力性質(zhì)不隨時(shí)間而變化，系統(tǒng)內(nèi)外同時(shí)建立了熱的和力的平衡，這時(shí)系統(tǒng)的狀態(tài)稱(chēng)為熱力平衡狀態(tài)，簡(jiǎn)稱(chēng)為平衡狀態(tài)。 狀態(tài)參數(shù)：描述工質(zhì)狀態(tài)特性的各種物理量稱(chēng)為工質(zhì)的狀態(tài)參

3、數(shù)。如溫度（T）、壓力（P）、比容（υ）或密度（ρ）、內(nèi)能（u）、焓（h）、熵（s）、自由能（f）、自由焓（g）等。 基本狀態(tài)參數(shù)：在工質(zhì)的狀態(tài)參數(shù)中，其中溫度、壓力、比容或密度可以直接或間接地用儀表測(cè)量出來(lái)，稱(chēng)為基本狀態(tài)參數(shù)。 溫度：是描述系統(tǒng)熱力平衡狀況時(shí)冷熱程度的物理量，其物理實(shí)質(zhì)是物質(zhì)內(nèi)部大量微觀分子熱運(yùn)動(dòng)的強(qiáng)弱程度的宏觀反映。 熱力學(xué)第零定律：如兩個(gè)物體分別和第三個(gè)物體處于熱平衡，則它們彼此之間也必然處于熱平衡。 壓力：垂直作用于器壁單位面積上的力，稱(chēng)為壓力，也稱(chēng)壓強(qiáng)。 相對(duì)壓力：相對(duì)于大氣環(huán)境所測(cè)得的壓力。如工程上常用測(cè)壓儀表測(cè)定系統(tǒng)中工質(zhì)的壓力即為相對(duì)壓力。 比容：?jiǎn)?/p>

4、位質(zhì)量工質(zhì)所具有的容積，稱(chēng)為工質(zhì)的比容。 密度：?jiǎn)挝蝗莘e的工質(zhì)所具有的質(zhì)量，稱(chēng)為工質(zhì)的密度。 強(qiáng)度性參數(shù)：系統(tǒng)中單元體的參數(shù)值與整個(gè)系統(tǒng)的參數(shù)值相同，與質(zhì)量多少無(wú)關(guān)，沒(méi)有可加性，如溫度、壓力等。在熱力過(guò)程中，強(qiáng)度性參數(shù)起著推動(dòng)力作用，稱(chēng)為廣義力或勢(shì)。 廣延性參數(shù)：整個(gè)系統(tǒng)的某廣延性參數(shù)值等于系統(tǒng)中各單元體該廣延性參數(shù)值之和，如系統(tǒng)的容積、內(nèi)能、焓、熵等。在熱力過(guò)程中，廣延性參數(shù)的變化起著類(lèi)似力學(xué)中位移的作用，稱(chēng)為廣義位移。 準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程：過(guò)程進(jìn)行得非常緩慢，使過(guò)程中系統(tǒng)內(nèi)部被破壞了的平衡有足夠的時(shí)間恢復(fù)到新的平衡態(tài)，從而使過(guò)程的每一瞬間系統(tǒng)內(nèi)部的狀態(tài)都非常接近平衡狀態(tài)，整個(gè)過(guò)程可看作是由

5、一系列非常接近平衡態(tài)的狀態(tài)所組成，并稱(chēng)之為準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程。 可逆過(guò)程：當(dāng)系統(tǒng)進(jìn)行正、反兩個(gè)過(guò)程后，系統(tǒng)與外界均能完全回復(fù)到初始狀態(tài)，這樣的過(guò)程稱(chēng)為可逆過(guò)程。 膨脹功：由于系統(tǒng)容積發(fā)生變化（增大或縮?。┒ㄟ^(guò)界面向外界傳遞的機(jī)械功稱(chēng)為膨脹功，也稱(chēng)容積功。 熱量：通過(guò)熱力系邊界所傳遞的除功之外的能量。 熱力循環(huán)：工質(zhì)從某一初態(tài)開(kāi)始，經(jīng)歷一系列狀態(tài)變化，最后又回復(fù)到初始狀態(tài)的全部過(guò)程稱(chēng)為熱力循環(huán)，簡(jiǎn)稱(chēng)循環(huán)。 2.常用公式 狀態(tài)參數(shù): 狀態(tài)參數(shù)是狀態(tài)的函數(shù)，對(duì)應(yīng)一定的狀態(tài)，狀態(tài)參數(shù)都有唯一確定的數(shù)值，工質(zhì)在熱力過(guò)程中發(fā)生狀態(tài)變化時(shí)，由初狀態(tài)經(jīng)過(guò)不同路徑，最后到達(dá)終點(diǎn)，其參數(shù)的變

6、化值，僅與初、終狀態(tài)有關(guān)，而與狀態(tài)變化的途徑無(wú)關(guān)。 溫 度 ： 1． 式中 —分子平移運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能，其中m是一個(gè)分子的質(zhì)量，是分子平移運(yùn)動(dòng)的均方根速度； B—比例常數(shù)； T—?dú)怏w的熱力學(xué)溫度。 2． 壓 力 ： 1． 式中 P—單位面積上的絕對(duì)壓力； n—分子濃度，即單位容積內(nèi)含有氣體的分子數(shù)，其中N為容積V包含的氣體分子總數(shù)。 2． 式中 F—整個(gè)容器壁受到的力，單位為牛（N）； f—容器壁的總面積（m2）。 3． （P>B） （P

7、低于當(dāng)?shù)卮髿鈮毫r(shí)的相對(duì)壓力，稱(chēng)為真空值。 比容: 1． m3/kg 式中 V—工質(zhì)的容積 m—工質(zhì)的質(zhì)量 2． 式中 —工質(zhì)的密度 kg/m3 —工質(zhì)的比容 m3/kg 熱力循環(huán): 或， 循環(huán)熱效率: 式中 q1—工質(zhì)從熱源吸熱； q2—工質(zhì)向冷源放熱； w0—循環(huán)所作的凈功。 制冷系數(shù)： 式中 q1—工質(zhì)向熱源放出熱量； q2—工質(zhì)從冷源吸取熱量； w0—循環(huán)所作的凈功。 供熱系數(shù)： 式中 q1—工質(zhì)向熱源放出熱量 q2—工質(zhì)從冷源吸取熱量 w0—循環(huán)所作的凈功

8、 3.重要圖表 圖1-1 熱力系統(tǒng) 圖1-2邊界可變形系統(tǒng) 圖1-3開(kāi)口系統(tǒng) 圖1-4 孤立系統(tǒng) 圖1-5 U形壓力計(jì)測(cè)壓 圖1-6 各壓力間的關(guān)系 圖1-14 任意循環(huán)在圖上的表示 (a)正循環(huán) ； (b)逆循環(huán) 第二章 氣體的熱力性質(zhì) 1.基本概念 理想氣體：氣體分子是由一些彈性的、忽略分子之間相互作用力（引力和斥力）、不占有體積的質(zhì)點(diǎn)所構(gòu)成。 比熱：?jiǎn)挝晃锪康奈矬w，溫度升高或降低1K（1℃）所吸收或放出的熱量，稱(chēng)為該物體的比熱。 定容比熱：在定容情況下，單位物量的物體，溫度變化1K（1℃）所吸收或放出的熱量，稱(chēng)為

9、該物體的定容比熱。 定壓比熱：在定壓情況下，單位物量的物體，溫度變化1K（1℃）所吸收或放出的熱量，稱(chēng)為該物體的定壓比熱。 定壓質(zhì)量比熱：在定壓過(guò)程中，單位質(zhì)量的物體，當(dāng)其溫度變化1K（1℃）時(shí)，物體和外界交換的熱量，稱(chēng)為該物體的定壓質(zhì)量比熱。 定壓容積比熱：在定壓過(guò)程中，單位容積的物體，當(dāng)其溫度變化1K（1℃）時(shí)，物體和外界交換的熱量，稱(chēng)為該物體的定壓容積比熱。 定壓摩爾比熱：在定壓過(guò)程中，單位摩爾的物體，當(dāng)其溫度變化1K（1℃）時(shí)，物體和外界交換的熱量，稱(chēng)為該物體的定壓摩爾比熱。 定容質(zhì)量比熱：在定容過(guò)程中，單位質(zhì)量的物體，當(dāng)其溫度變化1K（1℃）時(shí)，物體和外界交換的熱量，稱(chēng)為該

10、物體的定容質(zhì)量比熱。 定容容積比熱：在定容過(guò)程中，單位容積的物體，當(dāng)其溫度變化1K（1℃）時(shí)，物體和外界交換的熱量，稱(chēng)為該物體的定容容積比熱。 定容摩爾比熱：在定容過(guò)程中，單位摩爾的物體，當(dāng)其溫度變化1K（1℃）時(shí)，物體和外界交換的熱量，稱(chēng)為該物體的定容摩爾比熱。 混合氣體的分壓力：維持混合氣體的溫度和容積不變時(shí)，各組成氣體所具有的壓力。 道爾頓分壓定律：混合氣體的總壓力P等于各組成氣體分壓力Pi之和。 混合氣體的分容積：維持混合氣體的溫度和壓力不變時(shí)，各組成氣體所具有的容積。 阿密蓋特分容積定律：混合氣體的總?cè)莘eV等于各組成氣體分容積Vi之和。 混合氣體的質(zhì)量成分：混合氣體中某

11、組元?dú)怏w的質(zhì)量與混合氣體總質(zhì)量的比值稱(chēng)為混合氣體的質(zhì)量成分。 混合氣體的容積成分：混合氣體中某組元?dú)怏w的容積與混合氣體總?cè)莘e的比值稱(chēng)為混合氣體的容積成分。 混合氣體的摩爾成分：混合氣體中某組元?dú)怏w的摩爾數(shù)與混合氣體總摩爾數(shù)的比值稱(chēng)為混合氣體的摩爾成分。 對(duì)比參數(shù)：各狀態(tài)參數(shù)與臨界狀態(tài)的同名參數(shù)的比值。 對(duì)比態(tài)定律：對(duì)于滿(mǎn)足同一對(duì)比態(tài)方程式的各種氣體，對(duì)比參數(shù)、和中若有兩個(gè)相等，則第三個(gè)對(duì)比參數(shù)就一定相等，物質(zhì)也就處于對(duì)應(yīng)狀態(tài)中。 2.常用公式 理想氣體狀態(tài)方程： 1． 式中 p—絕對(duì)壓力 Pa —比容 m3/kg T—熱力學(xué)溫度 K 適用于1千克理想氣

12、體。 2． 式中 V—質(zhì)量為mkg氣體所占的容積 適用于m千克理想氣體。 3． T

13、

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20、

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24、

25、 式中 VM=Mv—?dú)怏w的摩爾容積，m3/kmol； R0=MR—通用氣體常數(shù)， J/kmol·K 適用于1千摩爾理想氣體。 4． 式中 V—nKmol氣體所占有的容積，m3

26、； n—?dú)怏w的摩爾數(shù)，，kmol 適用于n千摩爾理想氣體。 5．通用氣體常數(shù)：R0 J/Kmol·K R0與氣體性質(zhì)、狀態(tài)均無(wú)關(guān)。 6．氣體常數(shù)：R J/kg·K R與狀態(tài)無(wú)關(guān)，僅決定于氣體性質(zhì)。 7． 比熱： 1．比熱定義式： 表明單位物量的物體升高或降低1K所吸收或放出的熱量。其值不僅取決于物質(zhì)性質(zhì)，還與氣體熱力的過(guò)程和所處狀態(tài)有關(guān)。 2．質(zhì)量比熱、容積比熱和摩爾比熱的換算關(guān)系： 式中 c—質(zhì)量比熱，kJ/Kg·k —容積比熱，kJ/m3·k Mc—摩爾比熱，kJ/Kmol·k 3．定容比熱： 表明單位物量的氣體在定容情況下升

27、高或降低1K所吸收或放出的熱量。 4．定壓比熱： 表明單位物量的氣體在定壓情況下升高或降低1K所吸收或放出的熱量。 5．梅耶公式： 6．比熱比： 道爾頓分壓定律： 阿密蓋特分容積定律： 質(zhì)量成分： 容積成分：

28、 摩爾成分： 容積成分與摩爾成分關(guān)系： 質(zhì)量成分與容積成分： 折合分子量： 折合氣體常數(shù)： 分壓力的確定

29、 混合氣體的比熱容： 混合氣體的容積比熱容： 混合氣體的摩爾比熱容： 混合氣體的熱力學(xué)能、焓和熵 或 或 或 范德瓦爾(Van der Waals)方程 對(duì)于1kmol實(shí)際氣體

30、 壓縮因子： 對(duì)比參數(shù)： ， ， 3.重要圖表 常用氣體在理想狀態(tài)下的定壓摩爾比熱與溫度的關(guān)系 氣體 分子式 溫度范圍 （K） 最大誤差 % 空氣 氫 H 28.106 28.10 1.9665 -1.9159 4.8023 -4.0038 -1.9661 -0.8704 273~1800 273~1800 0.72 1.01 氧 O2 25.177 15.2022 -5.0618 1.3117 273~1800 1.19 氮

31、 N2 28.907 -1.5713 8.0805 -28.7256 273~1800 0.59 一氧化碳 CO 28.260 1.6751 5.3717 -2.2219 273~1800 0.89 二氧化碳 CO2 22.257 59.8084 -35.0100 7.4693 273~1800 0.647 水蒸氣 H2O 32.238 1.9234 10.5549 -3.5952 273~1800 0.53 乙烯 C2H2 4.1261 155.0213 -81.5455 16.9755 298~1500 0.30

32、 丙烯 C3H4 3.7457 234.0107 -115.1278 21.7353 298~1500 0.44 甲烷 CH4 19.887 50.2416 12.6860 -11.0113 273~1500 1.33 乙烷 C2H6 5.413 178.0872 -69.3749 8.7147 298~1500 0.70 丙烷 C3H8 -4.233 306.264 -158.6316 32.1455 298~1500 0.28 幾種氣體在理想氣體狀態(tài)下的平均定壓質(zhì)量比熱容 t(℃) O2 N2 H2 CO 空氣

33、 CO2 H2O 0 0.915 1.039 14.195 1.040 1.004 0.815 1.859 100 0.923 1.040 14.353 1.042 1.006 0.866 1.873 200 0.935 1.043 14.421 1.046 1.012 0.910 1.894 300 0.950 1.049 14.446 1.054 1.019 0.949 1.919 400 0.965 1.057 14.477 1.063 1.028 0.983 1.948 500 0.979 1.06

34、6 14.509 1.075 1.039 1.013 1.978 600 0.993 1.076 14.542 1.086 1.050 1.040 2.009 700 1.005 1.087 14.587 1.098 1.061 1.064 2.042 800 1.016 1.097 14.641 1.109 1.071 1.085 2.075 900 1.026 1.108 14.706 1.120 1.081 1.104 2.110 1000 1.035 1.118 14.776 1.130 1.091

35、 1.122 2.144 1100 1.043 1.127 14.853 1.140 1.100 1.138 2.177 1200 1.051 1.136 14.934 1.149 1.108 1.153 2.211 1300 1.058 1.145 15.023 1.158 1.117 1.166 2.243 1400 1.065 1.153 15.113 1.166 1.124 1.178 2.274 1500 1.071 1.160 15.202 1.173 1.131 1.189 2.305 1600

36、 1.077 1.167 15.294 1.180 1.138 1.200 2.335 1700 1.083 1.174 15.383 1.187 1.144 1.209 2.363 1800 1.089 1.180 15.472 1.192 1.150 1.218 2.391 1900 1.094 1.186 15.561 1.198 1.156 1.226 2.417 2000 1.099 1.191 15.649 1.203 1.161 1.233 2.442 2100 1.104 1.197 15.73

37、6 1.208 1.166 1.241 2.466 2200 1.109 1.201 15.819 1.213 1.171 1.247 2.489 2300 1.114 1.206 15.902 1.218 1.176 1.253 2.512 2400 1.118 1.210 15.983 1.222 1.180 1.259 2.533 2500 1.123 1.214 16.064 1.226 1.182 1.264 2.554 密度ρ（kg/m3) 1.4286 1.2505 0.08999 1.2505

38、1.2932 1.9648 0.8042 幾種氣體的臨界參數(shù)和范德瓦爾常數(shù) 物質(zhì)名稱(chēng) （K） （MPa） (MPa.m6/kmol2） （m3/kmol） He H2 N2 O2 CO2 NH3 H2O CH4 CO 5.3 33.3 126.2 154.8 304.2 405.5 647.3 190.7 133.0 0.22901 1.29702 3.39456 5.07663 7.38696 11.29830 22.12970 4.64091 3.49589 3.5767 24.9304 136

39、.8115 137.6429 365.2920 424.3812 552.1069 228.5001 147.5479 24.05 26.68 38.63 31.68 42.78 37.30 30.39 42.69 39.53 幾種氣體的臨界壓縮因子 物質(zhì) He H2 N2 O2 CO2 NH3 H2O CO CH4 0.300 0.304 0.297 0.292 0.274 0.238 0.230 0.294 0.290 圖2-5 通用壓縮因子圖 第三章 熱力學(xué)第一定律 1.基本概念 熱力學(xué)第一定律:能量

40、既不能被創(chuàng)造，也不能被消滅，它只能從一種形式轉(zhuǎn)換成另一種形式，或從一個(gè)系統(tǒng)轉(zhuǎn)移到另一個(gè)系統(tǒng)，而其總量保持恒定，這一自然界普遍規(guī)律稱(chēng)為能量守恒與轉(zhuǎn)換定律。把這一定律應(yīng)用于伴有熱現(xiàn)象的能量和轉(zhuǎn)移過(guò)程，即為熱力學(xué)第一定律。 第一類(lèi)永動(dòng)機(jī)：不消耗任何能量而能連續(xù)不斷作功的循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)，稱(chēng)為第一類(lèi)永動(dòng)機(jī)。 熱力學(xué)能：熱力系處于宏觀靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)系統(tǒng)內(nèi)所有微觀粒子所具有的能量之和。 外儲(chǔ)存能：也是系統(tǒng)儲(chǔ)存能的一部分，取決于系統(tǒng)工質(zhì)與外力場(chǎng)的相互作用（如重力位能）及以外界為參考坐標(biāo)的系統(tǒng)宏觀運(yùn)動(dòng)所具有的能量（宏觀動(dòng)能）。這兩種能量統(tǒng)稱(chēng)為外儲(chǔ)存能。 軸功：系統(tǒng)通過(guò)機(jī)械軸與外界傳遞的機(jī)械功稱(chēng)為軸功。 流動(dòng)功

41、（或推動(dòng)功）：當(dāng)工質(zhì)在流進(jìn)和流出控制體界面時(shí)，后面的流體推開(kāi)前面的流體而前進(jìn)，這樣后面的流體對(duì)前面的流體必須作推動(dòng)功。因此，流動(dòng)功是為維持流體通過(guò)控制體界面而傳遞的機(jī)械功，它是維持流體正常流動(dòng)所必須傳遞的能量。 焓：流動(dòng)工質(zhì)向流動(dòng)前方傳遞的總能量中取決于熱力狀態(tài)的那部分能量。對(duì)于流動(dòng)工質(zhì)，焓=內(nèi)能+流動(dòng)功，即焓具有能量意義；對(duì)于不流動(dòng)工質(zhì)，焓只是一個(gè)復(fù)合狀態(tài)參數(shù)。 穩(wěn)態(tài)穩(wěn)流工況：工質(zhì)以恒定的流量連續(xù)不斷地進(jìn)出系統(tǒng)，系統(tǒng)內(nèi)部及界面上各點(diǎn)工質(zhì)的狀態(tài)參數(shù)和宏觀運(yùn)動(dòng)參數(shù)都保持一定，不隨時(shí)間變化，稱(chēng)穩(wěn)態(tài)穩(wěn)流工況。 技術(shù)功：在熱力過(guò)程中可被直接利用來(lái)作功的能量，稱(chēng)為技術(shù)功。 動(dòng)力機(jī)：動(dòng)力機(jī)是利用工

42、質(zhì)在機(jī)器中膨脹獲得機(jī)械功的設(shè)備。 壓氣機(jī)：消耗軸功使氣體壓縮以升高其壓力的設(shè)備稱(chēng)為壓氣機(jī)。 節(jié)流：流體在管道內(nèi)流動(dòng)，遇到突然變窄的斷面，由于存在阻力使流體壓力降低的現(xiàn)象。 2.常用公式 外儲(chǔ)存能： 1． 宏觀動(dòng)能： 2． 重力位能： 式中 g—重力加速度。 系統(tǒng)總儲(chǔ)存能： 1． 或 2． 3． 或（沒(méi)有宏觀運(yùn)動(dòng)，并且高度為零） 熱力學(xué)能變化： 1．， 適用于理想氣體一切過(guò)程或者實(shí)際氣體定容過(guò)程 2． 適用于理想氣體一切過(guò)程或者實(shí)際氣體定容過(guò)程（用定值比熱計(jì)算） 3． 適用于理想氣體一切過(guò)程或者實(shí)際氣體定容過(guò)程（用平均比熱計(jì)算） 4．把的

43、經(jīng)驗(yàn)公式代入積分。 適用于理想氣體一切過(guò)程或者實(shí)際氣體定容過(guò)程（用真實(shí)比熱公式計(jì)算） 5． 由理想氣體組成的混合氣體的熱力學(xué)能等于各組成氣體熱力學(xué)能之和，各組成氣體熱力學(xué)能又可表示為單位質(zhì)量熱力學(xué)能與其質(zhì)量的乘積。 6． 適用于任何工質(zhì)，可逆過(guò)程。 7． 適用于任何工質(zhì)，可逆定容過(guò)程 8． 適用于任何工質(zhì)，可逆絕熱過(guò)程。 9． 適用于閉口系統(tǒng)任何工質(zhì)絕熱、對(duì)外不作功的熱力過(guò)程等熱力學(xué)能或理想氣體定溫過(guò)程。 10． 適用于mkg質(zhì)量工質(zhì)，開(kāi)口、閉口，任何工質(zhì)，可逆、不可逆過(guò)程。 11. 適用于1kg質(zhì)量工質(zhì)，開(kāi)口、閉口，任何

44、工質(zhì)，可逆、不可逆過(guò)程 12. 適用于微元，任何工質(zhì)可逆過(guò)程 13． 熱力學(xué)能的變化等于焓的變化與流動(dòng)功的差值。 焓的變化： 1． 適用于m千克工質(zhì) 2． 適用于1千克工質(zhì) 3． 適用于理想氣體 4．， 適用于理想氣體的一切熱力過(guò)程或者實(shí)際氣體的定壓過(guò)程 5． 適用于理想氣體的一切熱力過(guò)程或者實(shí)際氣體的定壓過(guò)程，用定值比熱計(jì)算 6． 適用于理想氣體的一切熱力過(guò)程或者實(shí)際氣體的定壓過(guò)程用平均比熱計(jì)算 7．把的經(jīng)驗(yàn)公式代入積分。 適用于理想氣體的一切熱力過(guò)程或者實(shí)際氣體的定壓過(guò)程，用真實(shí)比熱公式計(jì)算 8． 由

45、理想氣體組成的混合氣體的焓等于各組成氣體焓之和，各組成氣體焓又可表示為單位質(zhì)量焓與其質(zhì)量的乘積。 9．熱力學(xué)第一定律能量方程 適用于任何工質(zhì)，任何熱力過(guò)程。 10． 適用于任何工質(zhì)，穩(wěn)態(tài)穩(wěn)流熱力過(guò)程 11． 適用于任何工質(zhì)穩(wěn)態(tài)穩(wěn)流過(guò)程，忽略工質(zhì)動(dòng)能和位能的變化。 12． 適用于任何工質(zhì)可逆、穩(wěn)態(tài)穩(wěn)流過(guò)程，忽略工質(zhì)動(dòng)能和位能的變化。 13． 適用于任何工質(zhì)可逆、穩(wěn)態(tài)穩(wěn)流絕熱過(guò)程，忽略工質(zhì)動(dòng)能和位能的變化。 14． 適用于任何工質(zhì)可逆、穩(wěn)態(tài)穩(wěn)流定壓過(guò)程，忽略工質(zhì)動(dòng)能和位能的變化。 15． 適

46、用于任何工質(zhì)等焓或理想氣體等溫過(guò)程。 熵的變化： 1． 適用于任何氣體，可逆過(guò)程。 2． 為熵流，其值可正、可負(fù)或?yàn)榱?；為熵產(chǎn)，其值恒大于或等于零。 3．（理想氣體、可逆定容過(guò)程） 4．（理想氣體、可逆定壓過(guò)程） 5．（理想氣體、可逆定溫過(guò)程） 6．（定熵過(guò)程） 適用于理想氣體、任何過(guò)程 功量： 膨脹功（容積功）： 1． 或 適用于任何工質(zhì)、可逆過(guò)程 2． 適用于任何工質(zhì)、可逆定容過(guò)程 3． 適用于任何工質(zhì)、可逆定壓過(guò)程 4． 適用于理想氣體、可逆定溫過(guò)程 5．

47、 適用于任何系統(tǒng)，任何工質(zhì)，任何過(guò)程。 6． 適用于理想氣體定溫過(guò)程。 7． 適用于任何氣體絕熱過(guò)程。 8． 適用于理想氣體、絕熱過(guò)程 9． 適用于理想氣體、可逆絕熱過(guò)程 10． 適用于理想氣體、可逆多變過(guò)程 流動(dòng)功: 推動(dòng)1kg工質(zhì)進(jìn)、出控制體所必須的功。 技術(shù)功: 1． 熱力過(guò)程中可被直接利用來(lái)作功的能量，統(tǒng)稱(chēng)為技術(shù)功。 2． 適用于穩(wěn)態(tài)穩(wěn)流、微元熱力過(guò)程 3． 技術(shù)功等于膨脹功與流動(dòng)功的代數(shù)和。 4． 適用于穩(wěn)態(tài)穩(wěn)流、微元可逆熱力過(guò)程 5． 適

48、用于穩(wěn)態(tài)穩(wěn)流、可逆過(guò)程 熱量： 1． 適用于任何工質(zhì)、微元可逆過(guò)程。 2． 適用于任何工質(zhì)、可逆過(guò)程 3． 適用于mkg質(zhì)量任何工質(zhì)，開(kāi)口、閉口，可逆、不可逆過(guò)程 4． 適用于1kg質(zhì)量任何工質(zhì)，開(kāi)口、閉口，可逆、不可逆過(guò)程 5． 適用于微元，任何工質(zhì)可逆過(guò)程。 6． 適用于任何工質(zhì)可逆過(guò)程。 7 適用于任何工質(zhì)，任何系統(tǒng)，任何過(guò)程。 8． 適用于微元穩(wěn)態(tài)穩(wěn)流過(guò)程 9． 適用于穩(wěn)態(tài)穩(wěn)流過(guò)程 10． 適用于任何工質(zhì)定容過(guò)程 11． 適用于理想氣體定容過(guò)

49、程。 12． 適用于任何工質(zhì)定壓過(guò)程 13． 適用于理想氣體、定壓過(guò)程 14． 適用于任何工質(zhì)、絕熱過(guò)程 15． 適用于理想氣體、多變過(guò)程 3.重要圖表 圖3－1 軸功 圖3－2 流動(dòng)功 圖3－3 閉口系統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)換 圖3－7 技術(shù)功 圖3－5 開(kāi)口系統(tǒng) 第四章 理想氣體的熱力過(guò)程及氣體壓縮 1.基本概念 分析熱力過(guò)程的一般步驟：1.依據(jù)熱力過(guò)程特性建立過(guò)程方程式，p=f(v)； 2.確定初、終狀態(tài)的基本狀態(tài)參數(shù)； 3.將過(guò)程線表示在p-v圖及T—s圖上,使過(guò)程直觀，便于

50、分析討論。 4.計(jì)算過(guò)程中傳遞的熱量和功量。 絕熱過(guò)程：系統(tǒng)與外界沒(méi)有熱量交換情況下所進(jìn)行的狀態(tài)變化過(guò)程，即或稱(chēng)為絕熱過(guò)程。 定熵過(guò)程：系統(tǒng)與外界沒(méi)有熱量交換情況下所進(jìn)行的可逆熱力過(guò)程，稱(chēng)為定熵過(guò)程。 多變過(guò)程：凡過(guò)程方程為常數(shù)的過(guò)程，稱(chēng)為多變過(guò)程。 定容過(guò)程：定量工質(zhì)容積保持不變時(shí)的熱力過(guò)程稱(chēng)為定容過(guò)程。 定壓過(guò)程：定量工質(zhì)壓力保持不變時(shí)的熱力過(guò)程稱(chēng)為定壓過(guò)程。 定溫過(guò)程：定量工質(zhì)溫度保持不變時(shí)的熱力過(guò)程稱(chēng)為定溫過(guò)程。 單級(jí)活塞式壓氣機(jī)工作原理：吸氣過(guò)程、壓縮過(guò)程、排氣過(guò)程，活塞每往返一次，完成以上三個(gè)過(guò)程。 活塞式壓氣機(jī)的容積效率：活塞式壓氣機(jī)的有效容積和活塞排量之比，稱(chēng)

51、為容積效率。 活塞式壓氣機(jī)的余隙：為了安置進(jìn)、排氣閥以及避免活塞與汽缸端蓋間的碰撞，在汽缸端蓋與活塞行程終點(diǎn)間留有一定的余隙，稱(chēng)為余隙容積，簡(jiǎn)稱(chēng)余隙。 最佳增壓比：使多級(jí)壓縮中間冷卻壓氣機(jī)耗功最小時(shí)，各級(jí)的增壓比稱(chēng)為最佳增壓比。 壓氣機(jī)的效率：在相同的初態(tài)及增壓比條件下，可逆壓縮過(guò)程中壓氣機(jī)所消耗的功與實(shí)際不可逆壓縮過(guò)程中壓氣機(jī)所消耗的功之比，稱(chēng)為壓氣機(jī)的效率。 熱機(jī)循環(huán)：若循環(huán)的結(jié)果是工質(zhì)將外界的熱能在一定條件下連續(xù)不斷地轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，則此循環(huán)稱(chēng)為熱機(jī)循環(huán)。 2.常用公式 氣體主要熱力過(guò)程的基本公式 過(guò)程 定容過(guò)程 定壓過(guò)程 定溫

52、過(guò)程 定熵過(guò)程 多變過(guò)程 過(guò)程指數(shù)n ∞ 0 1 к n 過(guò)程方程 v=常數(shù) p=常數(shù) pv=常數(shù) pvк=常數(shù) pv n =常數(shù) P、v、T關(guān)系 膨脹功 w=0 熱量 比熱容 0 備注 表中比熱容為定值比熱容 多變指數(shù)n： z級(jí)壓氣機(jī)，最佳級(jí)間升壓比： 3.重要圖表 圖4－1絕熱過(guò)程p-v圖

53、 圖4－2絕熱過(guò)程T-s圖 圖4－3多變過(guò)程p-v圖 圖4－3多變過(guò)程T-s圖 圖4－6單級(jí)活塞式壓氣機(jī) 圖4－7理論壓氣過(guò)程示功圖 圖4－8三種壓縮過(guò)程p-v圖和T-s圖 圖4-11為兩級(jí)壓氣機(jī)工作過(guò)程圖 第五章 熱力學(xué)第二定律 1.基本概念 熱力學(xué)第二定律： 開(kāi)爾文說(shuō)法：只冷卻一個(gè)熱源而連續(xù)不斷作功的循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)是造不成功的。 克勞修斯說(shuō)法：熱不可能自發(fā)地、不付代價(jià)地從低溫物體傳到高溫物體。 第二類(lèi)永動(dòng)機(jī)：從單一熱源取得熱量，并使之完全轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能而不引起其他變化的循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)，稱(chēng)為第二類(lèi)永動(dòng)機(jī)。 孤立系統(tǒng)：系統(tǒng)與外界之間不發(fā)生任何能

54、量傳遞和物質(zhì)交換，稱(chēng)為孤立系統(tǒng)。 孤立系統(tǒng)熵增原理：任何實(shí)際過(guò)程都是不可逆過(guò)程，只能沿著使孤立系統(tǒng)熵增加的方向進(jìn)行。 定熵過(guò)程：系統(tǒng)與外界沒(méi)有熱量交換情況下所進(jìn)行的可逆熱力過(guò)程，稱(chēng)為定熵過(guò)程。 熱機(jī)循環(huán)：若循環(huán)的結(jié)果是工質(zhì)將外界的熱能在一定條件下連續(xù)不斷地轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，則此循環(huán)稱(chēng)為熱機(jī)循環(huán)。 制冷：對(duì)物體進(jìn)行冷卻，使其溫度低于周?chē)h(huán)境溫度，并維持這個(gè)低溫稱(chēng)為制冷。 制冷機(jī)：從低溫冷藏室吸取熱量排向大氣所用的機(jī)械稱(chēng)為制冷機(jī)。 熱泵：將從低溫?zé)嵩次〉臒崃總魉椭粮邷嘏宜玫臋C(jī)械裝置稱(chēng)為熱泵。 理想熱機(jī)：熱機(jī)內(nèi)發(fā)生的一切熱力過(guò)程都是可逆過(guò)程，則該熱機(jī)稱(chēng)為理想熱機(jī)。 卡諾循環(huán)：在兩個(gè)

55、恒溫?zé)嵩撮g，由兩個(gè)可逆定溫過(guò)程和兩個(gè)可逆絕熱過(guò)程組成的循環(huán)，稱(chēng)為卡諾循環(huán)。 卡諾定理： 1．所有工作于同溫?zé)嵩磁c同溫冷源之間的一切可逆循環(huán)，其熱效率都相等，與采用哪種工質(zhì)無(wú)關(guān)。 2．在同溫?zé)嵩磁c同溫冷源之間的一切不可逆循環(huán)，其熱效率必小于可逆循環(huán)。 自由膨脹：氣體向沒(méi)有阻力空間的膨脹過(guò)程，稱(chēng)為自由膨脹過(guò)程。 2.常用公式 熵的定義式： J/kg K 工質(zhì)熵變計(jì)算： ， 工質(zhì)熵變是指工質(zhì)從某一平衡狀態(tài)變化到另一平衡狀態(tài)熵的差值。因?yàn)殪厥菭顟B(tài)參數(shù)，兩狀態(tài)間的熵差對(duì)于任何過(guò)程，可逆還是不可逆都相等。 1． 理想氣體、已知初、終態(tài)T、v值求ΔS。 2． 理想氣

56、體已知初、終態(tài)T、P值求ΔS。 3． 理想氣體、已知初、終態(tài)P、v值求ΔS。 4．固體及液體的熵變計(jì)算： 5．熱源熵變： 克勞修斯不等式： 任何循環(huán)的克勞修斯積分永遠(yuǎn)小于零，可逆過(guò)程時(shí)等于零。 閉口系統(tǒng)熵方程： 式中：ΔSsys——系統(tǒng)熵變； ΔSsur——環(huán)境熵變； ΔSI——某子系統(tǒng)熵變。 開(kāi)口系統(tǒng)熵方程： 式中：m2s2——工質(zhì)流出系統(tǒng)的熵； m1s1——工質(zhì)流入系統(tǒng)的熵。 不可逆作功能力損失： 式中：T0——環(huán)境溫度； ΔSISO——孤立系統(tǒng)熵增。 3.重要圖表 圖5-4

57、卡諾循環(huán)的p-v圖和T-s圖 圖5-4 逆卡諾循環(huán)的p-v圖和T-s圖 圖5-7 任意可逆循環(huán) 圖5-7 熵變、熵流與熵產(chǎn) 第六章 熱力學(xué)微分關(guān)系式 1．基本概念 自由能：F =U－TS，F(xiàn)稱(chēng)為自由能，或稱(chēng)亥姆霍茲（Helmholtz）函數(shù)。 自由焓：令G = H－TS，G稱(chēng)為自由焓，或稱(chēng)吉布斯（Gibbs）函數(shù)。 2．重要公式 熱力學(xué)能的基本關(guān)系式： 焓的基本關(guān)系式： 自由能基本關(guān)系式： 自由焓的基本關(guān)系式： 麥克斯韋關(guān)系式： 熱系數(shù)： 式中 ——壓力溫度

58、系數(shù)； ——物質(zhì)在定容下壓力隨溫度的變化率； ——容積膨脹系數(shù)，或稱(chēng)熱膨脹系數(shù)； ——物質(zhì)在定壓下比體積隨溫度的變化率； ——定溫壓縮系數(shù)，或簡(jiǎn)稱(chēng)壓縮系數(shù)； ——物質(zhì)在定溫下比體積隨壓力的變化率，表示物質(zhì)在定溫條件下受壓后的壓縮性。 這個(gè)偏導(dǎo)數(shù)為負(fù)值，加負(fù)號(hào)后，仍為正值。 熵方程： 焓方程： 熱力學(xué)能的微分方程式： 熱量的微分方程式： 上述兩式適用于任意物質(zhì)的任何可逆過(guò)程。 比熱容與狀態(tài)方程式的關(guān)系： 比定壓熱容與比定容熱容的關(guān)系: 克拉貝龍方程: 克勞修斯－克拉貝龍方程: 第七

59、章 水蒸氣 1．基本概念 未飽和水: 水溫低于飽和溫度的水稱(chēng)為未飽和水（也稱(chēng)過(guò)冷水）. 飽和水: 當(dāng)水溫達(dá)到壓力P所對(duì)應(yīng)的飽和溫度時(shí)，水將開(kāi)始沸騰，這時(shí)的水稱(chēng)為飽和水。 濕飽和蒸汽：把預(yù)熱到ts的飽和水繼續(xù)加熱，飽和水開(kāi)始沸騰，在定溫下產(chǎn)生蒸汽而形成飽和液體和飽和蒸汽的混合物，這種混合物稱(chēng)為濕飽和蒸汽，簡(jiǎn)稱(chēng)濕蒸汽。 干飽和蒸汽：濕蒸汽的體積隨著蒸汽的不斷產(chǎn)生而逐漸加大，直至水全部變?yōu)檎羝?，這時(shí)的蒸汽稱(chēng)為干飽和蒸汽（即不含飽和水的飽和蒸汽）。 2．常用公式 干度： 濕蒸汽的參數(shù)： （當(dāng)p不太大，x不太小時(shí)） 過(guò)熱蒸汽的焓： 其中是過(guò)熱熱量，t為過(guò)熱蒸

60、汽的溫度，cpm為過(guò)熱蒸汽由t到ts的平均比定壓熱容。 過(guò)熱蒸汽的熱力學(xué)能： 過(guò)熱蒸汽的熵： 水蒸氣定壓過(guò)程： 或 水蒸氣定容過(guò)程： 水蒸氣定溫過(guò)程： 水蒸氣絕熱過(guò)程： 3．重要圖表 7-1 凝固時(shí)體積膨脹的物質(zhì)的p-t圖 圖7-2 凝固時(shí)體積縮小的物質(zhì)的p-t圖 圖7-4 水蒸氣定壓發(fā)生過(guò)程示意圖 圖7-5 水蒸氣的p-v圖 圖7-6 水蒸氣的T-s圖 圖7-7 水蒸氣的T-s圖 圖7-8 水蒸氣的h-s圖 圖7-9 水蒸氣的定壓過(guò)程 圖7-10 水蒸

61、氣的定容過(guò)程 圖7-11 水蒸氣的定溫過(guò)程 圖7-12 水蒸氣的定熵過(guò)程 圖7-13 水蒸氣的不可逆絕熱過(guò)程 圖7-14 例7-3 第八章 濕空氣 1.基本概念 濕空氣：干空氣和水蒸氣所組成的混合氣體。 飽和空氣：干空氣和飽和水蒸氣所組成的混合氣體。 未飽和空氣：干空氣和過(guò)熱水蒸氣所組成的混合氣體。 絕對(duì)濕度：每立方米濕空氣中所含有的水蒸氣質(zhì)量。 飽和絕對(duì)濕度：在一定溫度下飽和空氣的絕對(duì)濕度達(dá)到最大值，稱(chēng)為飽和絕對(duì)濕度 相對(duì)濕度：濕空氣的絕對(duì)濕度與同溫度下飽和空氣的飽和絕對(duì)濕度的比值 含濕量(比濕度)：在含有1kg干空氣的濕空氣中，所混有的水蒸氣質(zhì)量

62、 飽和度：濕空氣的含濕量d與同溫下飽和空氣的含濕量ds的比值 濕空氣的比體積：在一定溫度T和總壓力p下，1kg干空氣和0.001d水蒸氣所占有的體積濕空氣的焓： 1kg干空氣的焓和0.001dkg水蒸氣的焓的總和 2.常用公式 濕空氣的總壓力： 濕空氣的平均分子量： 濕空氣的氣體常數(shù)： 絕對(duì)濕度： 飽和絕對(duì)濕度： 相對(duì)濕度: 相對(duì)濕度反映了濕空氣中水蒸氣含量接近飽和的程度。在某溫度t下，值小，表示空氣干燥，具有較大的

63、吸濕能力; 值大，表示空氣潮濕，吸濕能力小。當(dāng)時(shí)為干空氣，時(shí)則為飽和空氣。未飽和空氣的相對(duì)濕度在0到1之間()。應(yīng)用理想氣體狀態(tài)方程，相對(duì)濕度又可表示為 含濕量(或稱(chēng)比濕度) d： 飽和度D： 飽和度D略小于相對(duì)濕度，即D≤，如，則。 濕空氣比體積： 濕空氣的焓： (k

64、J/kg(a)) 3.重要圖表 干空氣的組成表 成分 分子量 容積成分（摩爾成分） 組成氣體的部分分子量 32.000 0.2095 6.704 28.016 0.7809 21.878 39.944 0.0093 0.371 44.01 圖8－3 干、濕球溫度計(jì) 圖8－4濕空氣的h-d圖 圖8－5 圖四個(gè)區(qū)域的特征 圖8－6露點(diǎn)在圖上的表示 圖8－9 濕空氣的加熱 圖8－10 濕空氣的冷

65、卻 圖8－12定溫加濕過(guò)程 圖8－11 濕空氣的絕熱加濕過(guò)程 圖8－13 濕空氣的混合過(guò)程 圖8－14 冷卻塔示意圖 第九章 氣體和蒸汽的流動(dòng) 1．基本概念 穩(wěn)態(tài)穩(wěn)流：穩(wěn)態(tài)穩(wěn)流是指開(kāi)口系統(tǒng)內(nèi)每一點(diǎn)的熱力學(xué)和力學(xué)參數(shù)都不隨時(shí)間而變化的流動(dòng)，但在系統(tǒng)內(nèi)不同點(diǎn)上，參數(shù)值可以不同。為了簡(jiǎn)化起見(jiàn)，可認(rèn)為管道內(nèi)垂直于軸向的任一截面上的各種參數(shù)都均勻一致，流體參數(shù)只沿管道軸向或流動(dòng)方向發(fā)生變化。 定熵滯止參數(shù)：將具有一定速度的流體在定熵條件下擴(kuò)壓，使其流速降低為零，這時(shí)氣體的參數(shù)稱(chēng)為定熵滯止參數(shù)。 減縮噴管：當(dāng)進(jìn)入噴管的氣體是M < 1的亞音速氣流時(shí)，這種沿著氣體流

66、動(dòng)方向噴管截面積逐漸縮小的噴管稱(chēng)為漸縮噴管。 漸擴(kuò)噴管：當(dāng)進(jìn)入噴管的氣體是M > 1的超音速氣流時(shí)，這種沿氣流方向噴管截面積逐漸擴(kuò)大的噴管稱(chēng)為漸擴(kuò)噴管。 縮放噴管：如需要將M < 1的亞音速氣流增大到M > 1的超音速氣流，則噴管截面積應(yīng)由df < 0逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)閐f > 0，即噴管截面積應(yīng)由逐漸縮小轉(zhuǎn)變?yōu)橹饾u擴(kuò)大，這種噴管稱(chēng)為漸縮漸擴(kuò)噴管，或簡(jiǎn)稱(chēng)縮放噴管，也稱(chēng)拉伐爾（Laval）噴管。 節(jié)流：節(jié)流過(guò)程是指流體（液體、氣體）在管道中流經(jīng)閥門(mén)、孔板或多孔堵塞物等設(shè)備時(shí)，由于局部阻力，使流體壓力降低的一種特殊流動(dòng)過(guò)程。這些閥門(mén)、孔板或多孔堵塞物稱(chēng)為節(jié)流元件。若節(jié)流過(guò)程中流體與外界沒(méi)有熱量交換，稱(chēng)為絕熱節(jié)流，常常簡(jiǎn)稱(chēng)為節(jié)流。在熱力設(shè)備中，壓力調(diào)節(jié)、流量調(diào)節(jié)或測(cè)量流量以及獲得低溫流體等領(lǐng)域經(jīng)常利用節(jié)流過(guò)程，而且由于流體與節(jié)流元件換熱極少，可以認(rèn)為是絕熱節(jié)流。 冷效應(yīng)區(qū)：在轉(zhuǎn)回曲線與溫度縱軸圍成的區(qū)域內(nèi)所有等焓線上的點(diǎn)恒有mj > 0，發(fā)生在這個(gè)區(qū)域內(nèi)的絕熱節(jié)流過(guò)程總是使流體溫度降低，稱(chēng)為冷效應(yīng)區(qū)。 熱效應(yīng)區(qū)：在轉(zhuǎn)回曲線之外所有等焓線上的點(diǎn)，其mj < 0，發(fā)生在這個(gè)區(qū)域的微分絕熱節(jié)流總