热工基础张学学.pptx
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1、1热力系统:热力系统:在在工工程程热热力力学学中中,通通常常选选取取一一定定的的工工质质(或或空空间间)作作为为研研究的对象,称之为究的对象,称之为热力系统热力系统,简称,简称系统系统。系统以外的物体称为系统以外的物体称为外界外界或或环境环境。系统与外界之间的分界面称为系统与外界之间的分界面称为边界边界。边界边界闭口闭口系统系统(1)闭闭口口系系统统:与与外外界界无无物物质质交交换换的的系系统统。系系统统的的质质量量始始终终保保持持恒恒定定,也也称称为为控控制质量系统制质量系统。外界外界第1页/共22页2(2)开开口口系系统统:与与外外界界有有物物质质交交换换的的系系统统。系系统统的的容容积积
2、始始终终保保持持不不变变,也也称称为为控控制容积系统制容积系统。(3)绝绝热热系系统统:与与外外界界没没有热量交换的系统。有热量交换的系统。(4)孤孤立立系系统统:与与外外界界既既无无能能量量(功功量量、热热量量)交交换换又无物质交换的系统。又无物质交换的系统。进口进口出口出口第2页/共22页31-2 1-2 平衡状态及基本状态参数平衡状态及基本状态参数1.1.平衡状态平衡状态(1 1)状态(热力状态)状态(热力状态)系系统统在在某某一一瞬瞬间间所所呈呈现现的的宏宏观观物物理理状状况况,称称为为系系统统的的热力状态,简称状态。热力状态,简称状态。(2 2)平衡状态)平衡状态系系统统内内部部各各
3、处处的的宏宏观观性性质质均均匀匀一一致致、不不随随时时间间而而变变化化的状态,称为平衡状态。的状态,称为平衡状态。系系统统内内部部不不存存在在热热量量传传递递,即即各各处处的的温温度度均均匀匀一一致致的的状态称为状态称为热平衡状态热平衡状态。第3页/共22页4(3)状态参数)状态参数用用于于描描述述系系统统平平衡衡状状态态的的物物理理量量称称为为状状态态参参数数,如如温温度度、压力压力、比体积比体积等。等。状状态态参参数数的的特特点点:当当状状态态确确定定时时,状状态态参参数数的的数数值值也也随随之确定;反之亦然。之确定;反之亦然。(4)非平衡状态)非平衡状态系系统统内内部部存存在在不不平平衡
4、衡势势(温温差差或或压压差差),因因此此存存在在能能量量或质量传递的宏观物理状况。或质量传递的宏观物理状况。非平衡状态不能用状态参数来描写非平衡状态不能用状态参数来描写。第4页/共22页5 2.基本状态参数基本状态参数工工程程热热力力学学中中常常用用的的状状态态参参数数有有压压力力、温温度度、比比体体积积、比热力学能比热力学能、比焓比焓、比熵比熵等。等。其其中中可可以以直直接接测测量量的的状状态态参参数数有有压压力力、温温度度、比比体体积积,称为称为基本状态参数基本状态参数。第5页/共22页6(1)压力)压力单单位位面面积积上上所所受受到到的的垂垂直直作作用用力力(即即压压强强)。单单位位为为
5、Pa(帕帕),),1 Pa=1 N/m2。压力测量压力测量:绝对压力绝对压力 p;大气压力大气压力 pb;表压力表压力 pe;真空度真空度 pv。只有绝对压力只有绝对压力 p 才是状态参数。才是状态参数。当绝对压力当绝对压力 p 高于高于大气压力大气压力 pb 时,有:时,有:p=pb+pe当绝对压力当绝对压力 p 低于低于大气压力大气压力 pb 时,有时,有:p=pb pv第6页/共22页7(2)温度)温度1)温度的物理意义)温度的物理意义温温度度是是反反映映物物体体冷冷热热程程度度的的物物理理量量。温温度度的的高高低低反反映映物物体体内部微观粒子热运动的强弱。内部微观粒子热运动的强弱。当当
6、两两个个温温度度不不同同的的物物体体相相互互接接触触时时,它它们们之之间间将将发发生生热热量量传传递递,如如果果没没有有其其它它物物体体影影响响,这这两两个个物物体体的的温温度度将将逐逐渐渐趋趋于于一一致致,最最终终将将达达到到热热平平衡衡(即即温温度度相相等等)。所所以以温温度度是是热热平衡的判据平衡的判据。温度相等温度相等热平衡热平衡温度的测量是以热力学第零定律为依据的。温度的测量是以热力学第零定律为依据的。第7页/共22页8 2)热力学第零定律)热力学第零定律如如果果两两个个物物体体中中的的每每一一个个都都分分别别与与第第三三个个物物体体处处于于热热平平衡衡,则则这这两个物体彼此也必处于
7、热平衡。两个物体彼此也必处于热平衡。ABC3)温标)温标(即:温度的数值表示法)即:温度的数值表示法)建立温标的三个要素:建立温标的三个要素:选择温度的固定点,规定其数值;选择温度的固定点,规定其数值;选择某种随温度变化的物性作为温度测量的依据;选择某种随温度变化的物性作为温度测量的依据;确定确定温度标尺的分度方法和单位。温度标尺的分度方法和单位。第8页/共22页9摄氏温标摄氏温标:瑞瑞典典天天文文学学家家摄摄尔尔修修斯斯(Celsius)于于1742年年建建立立。用用摄摄氏氏温温标标确确定定的的温温度度称称为为摄摄氏氏温温度度,用用符符号号t 表表示示,单单位位为为。规规定定:在在标标准准大
8、大气气压压下下,纯纯水水的的冰冰点点温温度度为为0,纯纯水的沸点温度为水的沸点温度为100;选选择择水水银银的的体体积积作作为为温温度度测测量量的的物物性性,认认为为其其随随温温度度线性变化;线性变化;将将0100温温度度下下的的体体积积差差均均分分成成100份份,每每份份对对应应1。纯纯水水的的三三相相点点(固固、液液、汽汽三三相相平平衡衡共共存存的的状状态态点点)温温度为度为0.01。第9页/共22页10热力学温标(绝对温标)热力学温标(绝对温标):英英国国物物理理学学家家开开尔尔文文(Kelvin)在在热热力力学学第第二二定定律律基基础础上上建立,也称开尔文温标。建立,也称开尔文温标。用
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