工程热力学总复习ppt课件.ppt

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1、复习篇工程热力学全书主要内容第一章 基本概念第二章 第一定律第四章 理想气体的热力过程第五章 理想气体的热力过程第三章 气体和蒸气的性质第六章 实际气体性质及热力学一般关系式第十二章 理想气体混合物及湿空气第七章 气体和蒸气的流动第八章 压气机的热力过程第九章 理想气体混合物及湿空气第十一章 制冷循环第十章 蒸汽动力装置循环热力学基本概念和基本理论热力学基本概念和基本理论工质性质工质性质基本热力过程以及应用基本热力过程以及应用第一章 基本概念 热力系 平衡态 准静态、可逆 过程量、状态量、状态参数 功、热量、熵 p-V图、T-S图 循环、评价指标第一章 讨论课 Discussion 热力系种类

2、：闭口系、开口系、绝热系、孤立系 热力系的选取取决于研究目的和方法，具有随意性，选取不当将不便于分析。 一旦取定系统，沿边界寻找相互作用。 刚性绝热系统，刚性绝热系统，B侧设有电热丝侧设有电热丝 红线内红线内闭口绝热系闭口绝热系黄线内黄线内不包含电热丝不包含电热丝闭口系闭口系黄线内黄线内包含电热丝包含电热丝闭口绝热系闭口绝热系兰线内兰线内孤立系孤立系例例1 1：绝热刚性容器向气缸充气：绝热刚性容器向气缸充气试分别选取试分别选取闭口系闭口系和和开口系开口系，画出充气前后边界，画出充气前后边界，标明功和热的方向。标明功和热的方向。(1)(1)以容器内原有气体为系统以容器内原有气体为系统闭口系功量：

3、 气体对活塞作功WWQ热量：气体通过活塞从外界吸热Q(当初始温度一样时）u 可逆过程与准静态过程的区别和联系可逆过程与准静态过程的区别和联系可逆过程一定是准静态过程准静态过程不一定是可逆过程可逆过程准静态过程无耗散可逆过程完全理想，以后均用可逆过程的概念。准静态过程很少用。自由膨胀过程自由膨胀过程刚性，绝热真空ABB中没有气体，不能取做系统以A中原有气体为系统A中气体非准静态A中气体没有作功没有作功对象后进去的对先进去的气体作功了吗？第二章 热力学第一定律热力学第二定律的实质热力学第二定律的表达式及使用条件四种功，及其相互关系焓和熵1 1、本质：本质：能量守恒与转换定律能量守恒与转换定律= =

4、进入进入系统系统的的能量能量离开离开系统系统的的能量能量系统系统内部储存内部储存能量能量的的变化变化- -2outcvout2innetind/2/2QEhcgzmhcgzmWA)稳流：稳流：dEcv / = 0s22/wzgchqtqhw mmmoutin C)C)循环循环dEcv = 0out = in WQ WQD D）孤立系：）孤立系： netoutin0QWmm0isodE3 3、热力学第一定律表达式和适用条件、热力学第一定律表达式和适用条件任何工质，任何过程任何工质，任何过程quw dqup v 任何工质，准静态过程任何工质，准静态过程s22/wzgchq任何工质，任任何工质，任何

5、何稳流稳流过程过程sqhw 或或tqhw 忽略动、位忽略动、位能变化能变化qdupdvdhvdp4 4、准静态下两个热力学微分关系式、准静态下两个热力学微分关系式 适合于适合于闭口系统闭口系统和和稳流稳流开口系统开口系统后续很多式子基于此两式后续很多式子基于此两式5 5、u与与 h U, H 广延广延参数参数 u, h 比参数比参数 U 系统本身具有的内部能量系统本身具有的内部能量H 不是系统本身具有的能量，不是系统本身具有的能量， 开口系中随工质流动而携带的，取开口系中随工质流动而携带的，取 决于状态参数的能量决于状态参数的能量 6 6、四种功的关系、四种功的关系 准静态下准静态下2t12s

6、wcg zw ()twpvw twvdp wpdv闭口系过程闭口系过程开口系过程开口系过程容积变化功容积变化功w w技术功技术功w wt t轴功轴功w ws s推进功推进功 ( (pvpv) )几种功的关系几种功的关系2t12swcg zw t()tqhwupvw quw ()twpvw wwt(pv) c2/2wsgz做功的根源做功的根源ws技术功和容积技术功和容积变化功如何在变化功如何在图上表示？图上表示？问题问题气体边膨胀边放热气体边膨胀边放热是可能的是可能的tQHW 对工质加热，其温度反而降低，对工质加热，其温度反而降低，这种情况不可能这种情况不可能QUW 000第三章 理想气体的性质

7、与过程1、什么是理想气体？2、理想气体状态方程的正确使用3、理想气体比热、内能和焓的特点和计算理想气体理想气体什么情况下可以看成理想气体？什么情况下可以看成理想气体？实际中哪些气体可以看成理想气体？实际中哪些气体可以看成理想气体？理想气体状态方程理想气体状态方程表达式表达式单位单位比热的定义及物理意义比热的定义及物理意义比热是过程量还是状态量？比热是过程量还是状态量？dtqCcv和和cp的说明的说明1、 cv 和和 cp ，过程已定过程已定, , 可当作可当作状态量状态量 。2、前面的推导前面的推导没有没有用到用到理想气体理想气体性质性质3、 h、u 、s的计算要用的计算要用cv 和和 cp

8、。vv()ucT适用于任何气体。适用于任何气体。pp()hcTcv物理意义物理意义： v 时时1kg工质升高工质升高1K内能的增加量内能的增加量cp物理意义：物理意义： p 时时1kg工质升高工质升高1K焓的增加量焓的增加量迈耶公式1）在空气的定压加热过程中，加热量的_转化为热力学能的增加量？（空气比热容比为1.4）A）37% B）65% C）68.4% D）71.4%迈耶公式迈耶公式MayerMayers formulas formulapvccR令令pvckc比热比比热比v1Rckp1kRck理想气体的内能、焓和熵vdducTpddhc T22vg112222pgpv1111lnlnlnl

9、nlnlnTvscRTvTpvpcRccTpvp 注意的几点：注意的几点：理想气体的理想气体的熵熵是是状态函数状态函数，但不是温度的单值函数，但不是温度的单值函数理想气体经历任何过程，理想气体经历任何过程，热力学能变化量热力学能变化量等于等于定容定容过程换热量。过程换热量。焓变量焓变量等于等于定压定压过程的换热量。过程的换热量。1、理想气体的内能、焓和熵都是温度的单值函数。、理想气体的内能、焓和熵都是温度的单值函数。判断判断2、理想气体的、理想气体的比热容比热容是温度的单值函数。是温度的单值函数。3、理想气体的定压比热容和定容比热容是温度的单值函数。、理想气体的定压比热容和定容比热容是温度的单

10、值函数。水和水蒸气本章主要内容本章主要内容2.2. 水蒸气图表的结构和应用水蒸气图表的结构和应用1.1. 水和水蒸气的特征和相图水和水蒸气的特征和相图水的热力学面水的热力学面两相区两相区单相区单相区气气液液固固pvT六个区：三个单相区、三个两相区六个区：三个单相区、三个两相区液液-气气固固-气气固固-液液pvT纯物质的p-T相图ppTT液液液液气气气气固固固固水水一般物质一般物质三相点三相点三相点三相点临界点临界点临界点临界点流体流体流体流体升华线升华线升华线升华线凝固线凝固线凝固线凝固线汽化线汽化线汽化线汽化线 思考题思考题1. 溜冰冰刀溜冰冰刀2. 北方冬天晾在外边的衣服，是否经过液相北方

11、冬天晾在外边的衣服，是否经过液相3. 一密闭容器内有水的汽液混合物，对其一密闭容器内有水的汽液混合物，对其 加热，是否一定能变成蒸汽？加热，是否一定能变成蒸汽？第四章 气体和蒸气的基本热力过程 主要内容：主要内容： 四个基本热力过程：等压、等容、等温和等熵 过程方程、能量方程和图上的表示 热力过程在p-v图和T-S图上的相互关系研究热力学过程的依据研究热力学过程的依据2) 2) 理想气体理想气体p gpvgv( ) ( )cpvR TccRcuf Thf T3)3)可逆过程可逆过程td dwp vwv p dqT s 1) 1) 热一律热一律ddtquwhwswzgchq221稳流稳流21ds

12、s 22g11dlnVvTcRTv),(vTss 22g11dlnppTcRTp),(pTss 2211ddpVvpccvp),(vpss 21tV tu cT 21tpthcT 00221g1lnpsssRp 理想气体任何过程(1) 当当 n = 0 0pvConstpCnvpccc(2) 当当 n = 11pvConstTCnc 多变过程与基本过程的关系多变过程与基本过程的关系pvConstsCn0c (4) 当当 n = 1np vConstvCnvccnv1n-ccnpTsvnconstpvnpTsvpvRTnv111-nccn(3) 当当 n = 21()nqc TT基本过程是多变过

13、程的特例基本过程是多变过程的特例几个知识点T-S图上定容线向右水平移动时图上定容线向右水平移动时，比容如何变化，比容如何变化T-S图上定压线向右水平移动时图上定压线向右水平移动时，压力如何变化？，压力如何变化？p-v图上，等温线右移，温度如图上，等温线右移，温度如何变化？何变化？书书上上119119页图页图4-74-7作图练习题作图练习题TcbTTcabauu如果bc为等温线呢？水蒸气的定压和绝热过程定压： 锅炉、换热器绝热 汽轮机、水泵可以用的公式可以用的公式：（热力学第一定律和第二定律：（热力学第一定律和第二定律均适用均适用）wduqtwdhqvdpwpdvwtTdsq理想气体的公式不可用

14、理想气体的公式不可用TRpvg)()(TfhTfugvpRccgvgpRkcRkkc11;11212lnlnppRTTcsgpTS1hS2341234例如：锅炉中，水从30C，4MPa，定压加热到450Ch1=129.38kJ/kgh2=3330.9kJ/kghq.水蒸气绝热过程汽轮机、水泵0q21hhhwtpv122p1p2可逆过程：1-2不可逆过程：1-2第五章 热力学第二定律 热二律的表述 热二律的表达式 熵 孤立系熵增原理 Ex重点一般了解不可逆绝热过程不可逆绝热过程-熵流和熵产熵流和熵产对于任意微元过程有：对于任意微元过程有：=：可逆过程：不可逆过程定义fQdST熵产：纯粹由不可逆因

15、素引起熵产：纯粹由不可逆因素引起g0dS gfdSdSdS结论：熵产是过程不可逆性大小的度量。结论：熵产是过程不可逆性大小的度量。QdST熵流：永远永远fgSSS 热二律表达式之一热二律表达式之一Entropy flow and Entropy generation熵流、熵产和熵变熵流、熵产和熵变任意不可逆过程任意不可逆过程gfdSdSdSfgSSS 0S f0Sg0S可逆过程可逆过程f0SS g0S不可逆绝热过程不可逆绝热过程0Sf0Sg0S可逆绝热过程可逆绝热过程0Sf0Sg0S不易求不易求熵的性质和计算熵的性质和计算 不可逆过程的熵变可以在给定的初、终不可逆过程的熵变可以在给定的初、终 态之间任选一可逆态之间任选一可逆过程进行计算。过程进行计算。l 熵是状态参数，状态一定，熵有确定的值； 熵的变化只与初、终态有关，与过程的路 径无关 熵是广延量熵的表达式的联系熵的表达式的联系reqdsTfgsss qsT 0rqT 可逆过程传热的大小和方向可逆过程传热的大小和方向 不可逆程度的量度不可逆程度的量度gs作功能力损失作功能力损失0iso0gTsTs 孤立系孤立系iso0sg0s 过程进行的方向过程进行的方向 循环循环0s 克劳修斯不等式克劳修斯不等式