工程热力学大总结-第五版.pdf

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1、吾日三省乎吾身。为人谋而不忠乎？与朋友交而不信乎？传不习乎？论语老当益壮，宁移白首之心；穷且益坚，不坠青云之志。唐王勃第一章 基 本 概 念 1.基本概念 热力系统：用界面将所要研究的对象与周围环境分隔开来，这种人为分隔的研究对象，称为热力系统，简称系统。边界：分隔系统与外界的分界面，称为边界。外界：边界以外与系统相互作用的物体，称为外界或环境。闭口系统：没有物质穿过边界的系统称为闭口系统，也称控制质量。开口系统：有物质流穿过边界的系统称为开口系统，又称控制体积，简称控制体，其界面称为控制界面。绝热系统：系统与外界之间没有热量传递，称为绝热系统。孤立系统：系统与外界之间不发生任何能量传递和物质

2、交换，称为孤立系统。单相系：系统中工质的物理、化学性质都均匀一致的系统称为单相系。复相系：由两个相以上组成的系统称为复相系，如固、液、气组成的三相系统。单元系：由一种化学成分组成的系统称为单元系。多元系：由两种以上不同化学成分组成的系统称为多元系。均匀系：成分和相在整个系统空间呈均匀分布的为均匀系。非均匀系：成分和相在整个系统空间呈非均匀分布，称非均匀系。热力状态：系统中某瞬间表现的工质热力性质的总状况，称为工质的热力状态，简称为状态。平衡状态：系统在不受外界影响的条件下，如果宏观热力性质不随时间而变化，系统内外同时建立了热的和力的平衡，这时系统的状态称为热力平衡状态，简称为平衡状态。状态参数

3、：描述工质状态特性的各种物理量称为工质的状态参数。如温度（T）、压力（P）、比容（）或密度（）、内能（u）、焓（h）、熵（s）、自由能（f）、自由焓（g）等。基本状态参数：在工质的状态参数中，其中温度、压力、比容或密度可以直接或间接地用仪表测量出来，称为基本状态参数。温度：是描述系统热力平衡状况时冷热程度的物理量，其物理实质是物质内部大量微观分子热运动的强弱程度的宏观反映。热力学第零定律：如两个物体分别和第三个物体处于热平衡，则它们彼此之间也必然处于热平衡。压力：垂直作用于器壁单位面积上的力，称为压力，也称压强。相对压力：相对于大气环境所测得的压力。如工程上常用测压仪表测定系统中工质的压力即为

4、相对压力。比容：单位质量工质所具有的容积，称为工质的比容。密度：单位容积的工质所具有的质量，称为工质的密度。强度性参数：系统中单元体的参数值与整个系统的参数值相同，与质量多少无关，没有可加性，如古之立大事者，不惟有超世之才，亦必有坚忍不拔之志。苏轼勿以恶小而为之，勿以善小而不为。刘备温度、压力等。在热力过程中，强度性参数起着推动力作用，称为广义力或势。广延性参数：整个系统的某广延性参数值等于系统中各单元体该广延性参数值之和，如系统的容积、内能、焓、熵等。在热力过程中，广延性参数的变化起着类似力学中位移的作用，称为广义位移。准静态过程：过程进行得非常缓慢，使过程中系统内部被破坏了的平衡有足够的时

5、间恢复到新的平衡态，从而使过程的每一瞬间系统内部的状态都非常接近平衡状态，整个过程可看作是由一系列非常接近平衡态的状态所组成，并称之为准静态过程。可逆过程：当系统进行正、反两个过程后，系统与外界均能完全回复到初始状态，这样的过程称为可逆过程。膨胀功：由于系统容积发生变化（增大或缩小）而通过界面向外界传递的机械功称为膨胀功，也称容积功。热量：通过热力系边界所传递的除功之外的能量。热力循环：工质从某一初态开始，经历一系列状态变化，最后又回复到初始状态的全部过程称为热力循环，简称循环。2.常用公式 状态参数:1212xxdx 0dx 状态参数是状态的函数，对应一定的状态，状态参数都有唯一确定的数值，

6、工质在热力过程中发生状态变化时，由初状态经过不同路径，最后到达终点，其参数的变化值，仅与初、终状态有关，而与状态变化的途径无关。温 度：1BTwm22 式中 22wm分子平移运动的动能，其中 m是一个分子的质量，w是分子平移运动的均方根速度；B比例常数；T气体的热力学温度。2tT 273 压 力：1nBTwmnp322322 式中 P单位面积上的绝对压力；百学须先立志。朱熹万两黄金容易得，知心一个也难求。曹雪芹n分子浓度，即单位容积内含有气体的分子数VNn，其中 N 为容积 V包含的气体分子总数。2fFp 式中 F整个容器壁受到的力，单位为牛（N）；f容器壁的总面积（m2）。3gpBp （PB

7、）HBp （PB）式中 B当地大气压力 Pg高于当地大气压力时的相对压力，称表压力；H 低于当地大气压力时的相对压力，称为真空值。比容:1mVv m3/kg 式中 V工质的容积 m工质的质量 21v 式中 工质的密度 kg/m3 v工质的比容 m3/kg 热力循环:wq 或0u，0du 循环热效率:12121101qqqqqqwt 式中 q1工质从热源吸热；q2工质向冷源放热；w0循环所作的净功。制冷系数：212021qqqwq 式中 q1工质向热源放出热量；q2工质从冷源吸取热量；w0循环所作的净功。百学须先立志。朱熹万两黄金容易得，知心一个也难求。曹雪芹供热系数：211012qqqwq 式

8、中 q1工质向热源放出热量 q2工质从冷源吸取热量 w0循环所作的净功 3.重要图表 图 1-1 热力系统 图 1-2 边界可变形系统 图 1-3 开口系统 图 1-4 孤立系统 云路鹏程九万里，雪窗萤火二十年。王实甫云路鹏程九万里，雪窗萤火二十年。王实甫 图 1-5 U形压力计测压 图 1-6 各压力间的关系 图 1-14 任意循环在vp 图上的表示(a)正循环；(b)逆循环 第二章 气体的热力性质 1.基本概念 理想气体：气体分子是由一些弹性的、忽略分子之间相互作用力（引力和斥力）、不占有体积的质点所构成。比热：单位物量的物体，温度升高或降低 1K（1）所吸收或放出的热量，称为该物体的比热

9、。定容比热：在定容情况下，单位物量的物体，温度变化 1K（1）所吸收或放出的热量，称为该物体的定容比热。定压比热：在定压情况下，单位物量的物体，温度变化 1K（1）所吸收或放出的热量，称为该物体的定压比热。定压质量比热：在定压过程中，单位质量的物体，当其温度变化 1K（1）时，物体和外界交换的勿以恶小而为之，勿以善小而不为。刘备人之为学，不日进则日退，独学无友，则孤陋而难成；久处一方，则习染而不自觉。顾炎武热量，称为该物体的定压质量比热。定压容积比热：在定压过程中，单位容积的物体，当其温度变化 1K（1）时，物体和外界交换的热量，称为该物体的定压容积比热。定压摩尔比热：在定压过程中，单位摩尔的

10、物体，当其温度变化 1K（1）时，物体和外界交换的热量，称为该物体的定压摩尔比热。定容质量比热：在定容过程中，单位质量的物体，当其温度变化 1K（1）时，物体和外界交换的热量，称为该物体的定容质量比热。定容容积比热：在定容过程中，单位容积的物体，当其温度变化 1K（1）时，物体和外界交换的热量，称为该物体的定容容积比热。定容摩尔比热：在定容过程中，单位摩尔的物体，当其温度变化 1K（1）时，物体和外界交换的热量，称为该物体的定容摩尔比热。混合气体的分压力：维持混合气体的温度和容积不变时，各组成气体所具有的压力。道尔顿分压定律：混合气体的总压力 P 等于各组成气体分压力 Pi之和。混合气体的分容

11、积：维持混合气体的温度和压力不变时，各组成气体所具有的容积。阿密盖特分容积定律：混合气体的总容积 V 等于各组成气体分容积 Vi之和。混合气体的质量成分：混合气体中某组元气体的质量与混合气体总质量的比值称为混合气体的质量成分。混合气体的容积成分：混合气体中某组元气体的容积与混合气体总容积的比值称为混合气体的容积成分。混合气体的摩尔成分：混合气体中某组元气体的摩尔数与混合气体总摩尔数的比值称为混合气体的摩尔成分。对比参数：各状态参数与临界状态的同名参数的比值。对比态定律：对于满足同一对比态方程式的各种气体，对比参数rp、rT和rv中若有两个相等，则第三个对比参数就一定相等，物质也就处于对应状态中

12、。2.常用公式 理想气体状态方程：1RTpv 式中 p绝对压力 Pa v比容 m3/kg T热力学温度 K 适用于 1千克理想气体。2mRTpV 式中 V质量为 mkg 气体所占的容积 适用于 m千克理想气体。3TRpVM0 其身正，不令而行；其身不正，虽令不从。论语忍一句，息一怒，饶一着，退一步。增广贤文式中 VM=Mv气体的摩尔容积，m3/kmol；R0=MR通用气体常数，J/kmolK 适用于 1千摩尔理想气体。4TnRpV0 式中 VnKmol气体所占有的容积，m3；n气体的摩尔数，Mmn，kmol 适用于 n千摩尔理想气体。5通用气体常数：R0 83140R J/KmolK R0与气

13、体性质、状态均无关。6气体常数：R MMRR83140 J/kgK R 与状态无关，仅决定于气体性质。71 12212p vp vTT 比热：1比热定义式：dTqc 表明单位物量的物体升高或降低 1K 所吸收或放出的热量。其值不仅取决于物质性质，还与气体热力的过程和所处状态有关。2质量比热、容积比热和摩尔比热的换算关系：04.22cMcc 式中 c质量比热，kJ/Kgk c容积比热，kJ/m3k Mc摩尔比热，kJ/Kmolk 3定容比热：vvvvTudTdudTqc 表明单位物量的气体在定容情况下升高或降低 1K所吸收或放出的热量。4定压比热：dTdhdTqcpp 表明单位物量的气体在定压情

14、况下升高或降低 1K所吸收或放出的热量。5梅耶公式：Rccvp Rccvp0 勿以恶小而为之，勿以善小而不为。刘备忍一句，息一怒，饶一着，退一步。增广贤文0RMRMcMcvp 6比热比：vpvpvpMcMccccc 1Rcv 1nRcp 道尔顿分压定律：VTniinpppppp,1321 阿密盖特分容积定律：PTniinVVVVVV,1321 质量成分：iimgm 1211nniigggg 容积成分：iiVrV 1211nniirrrrr 摩尔成分：iinxn 1211nniixxxxx 容积成分与摩尔成分关系：iiinrxn 质量成分与容积成分：iiiiiiiimn MMMgxrmnMMM

15、iiiiiiiMRgrrrMR 折合分子量：111niinniiiiiiin MmMx MrMnn 人之为学，不日进则日退，独学无友，则孤陋而难成；久处一方，则习染而不自觉。顾炎武宠辱不惊，看庭前花开花落；去留无意，望天上云卷云舒。洪应明 1211211nniiniMggggMMMM 折合气体常数：0010001nniiniiiiiiRmn RRnRMRg RMmmm 0012112211211nninniniRRRrrrrMrMr Mr MRRRR 分压力的确定 iiiVppr pV iiiiiiiRMpgpgpgpMR 混合气体的比热容：121nnniiicgg cg c12c+g c+混

16、合气体的容积比热容：121nnniiicrr crc12c+r c+混合气体的摩尔比热容：11nniiiiiiiMcMg cx M c 混合气体的热力学能、焓和熵 1niiUU 或 1niiiUmu 1niiHH 或 1niiiHm h 1niiSS 或 1ni iiSm s 范德瓦尔(Van der Waals)方程 2apvbRTv 海纳百川，有容乃大；壁立千仞，无欲则刚。林则徐万两黄金容易得，知心一个也难求。曹雪芹对于 1kmol 实际气体 02MMapVbR TV 压缩因子：idvpvzvRT 对比参数：rcTTT，rcppp，rcvvv 3.重要图表 常用气体在理想状态下的定压摩尔比

17、热与温度的关系 23123(/()poMcaaTa Ta TkJkmol k 气体 分子式 0a 3110a 6210a 9310a 温度范围（K）最大误差%空气 氢 H 2731800 2731800 氧 O2 2731800 氮 N2 2731800 一氧化碳 CO 2731800 二氧化碳 CO2 2731800 水蒸气 H2O 2731800 乙烯 C2H2 2981500 丙烯 C3H4 2981500 甲烷 CH4 2731500 乙烷 C2H6 2981500 丙烷 C3H8 2981500 几种气体在理想气体状态下的平均定压质量比热容 t()O2 N2 H2 CO 空气 CO2

18、 H2O 0 100 200 300 400 宠辱不惊，看庭前花开花落；去留无意，望天上云卷云舒。洪应明老当益壮，宁移白首之心；穷且益坚，不坠青云之志。唐王勃500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900 2000 2100 2200 2300 2400 2500 密度（kg/m3)几种气体的临界参数和范德瓦尔常数 物质名称 cT（K）cp（MPa）310a kmol2）310b（m3/kmol）He H2 N2 O2 CO2 NH3 H2O CH4 CO 几种气体的临界压缩因子 志不强者智不达，言不信

19、者行不果。墨翟百川东到海，何时复西归？少壮不尽力，老大徒伤悲。汉乐府长歌行物质 He H2 N2 O2 CO2 NH3 H2O CO CH4 cz 图 2-5 通用压缩因子图 第三章 热力学第一定律 1.基本概念 热力学第一定律:能量既不能被创造，也不能被消灭，它只能从一种形式转换成另一种形式，或从一个系统转移到另一个系统，而其总量保持恒定，这一自然界普遍规律称为能量守恒与转换定律。把这一定律应用于伴有热现象的能量和转移过程，即为热力学第一定律。第一类永动机：不消耗任何能量而能连续不断作功的循环发动机，称为第一类永动机。热力学能：热力系处于宏观静止状态时系统内所有微观粒子所具有的能量之和。外储

20、存能：也是系统储存能的一部分，取决于系统工质与外力场的相互作用（如重力位能）及以外界为参考坐标的系统宏观运动所具有的能量（宏观动能）。这两种能量统称为外储存能。轴功：系统通过机械轴与外界传递的机械功称为轴功。流动功（或推动功）：当工质在流进和流出控制体界面时，后面的流体推开前面的流体而前进，这样后面的流体对前面的流体必须作推动功。因此，流动功是为维持流体通过控制体界面而传递的机械功，它是维持流体正常流动所必须传递的能量。百学须先立志。朱熹勿以恶小而为之，勿以善小而不为。刘备焓：流动工质向流动前方传递的总能量中取决于热力状态的那部分能量。对于流动工质，焓=内能+流动功，即焓具有能量意义；对于不流

21、动工质，焓只是一个复合状态参数。稳态稳流工况：工质以恒定的流量连续不断地进出系统，系统内部及界面上各点工质的状态参数和宏观运动参数都保持一定，不随时间变化，称稳态稳流工况。技术功：在热力过程中可被直接利用来作功的能量，称为技术功。动力机：动力机是利用工质在机器中膨胀获得机械功的设备。压气机：消耗轴功使气体压缩以升高其压力的设备称为压气机。节流：流体在管道内流动，遇到突然变窄的断面，由于存在阻力使流体压力降低的现象。2.常用公式 外储存能：1 宏观动能：221mcEk 2 重力位能：mgzEp 式中 g重力加速度。系统总储存能：1pkEEUE 或mgzmcUE221 2gzcue221 3UE

22、或ue（没有宏观运动，并且高度为零）热力学能变化：1dTcduv，21dTcuv 适用于理想气体一切过程或者实际气体定容过程 2)(12TTcuv 适用于理想气体一切过程或者实际气体定容过程（用定值比热计算）3102000121221tctcdtcdtcdtcutvmtvmtvtvttv 适用于理想气体一切过程或者实际气体定容过程（用平均比热计算）4把 Tfcv的经验公式代入21dTcuv积分。非淡泊无以明志，非宁静无以致远。诸葛亮百学须先立志。朱熹适用于理想气体一切过程或者实际气体定容过程（用真实比热公式计算）5niiiniinumUUUUU1121 由理想气体组成的混合气体的热力学能等于各

23、组成气体热力学能之和，各组成气体热力学能又可表示为单位质量热力学能与其质量的乘积。621pdvqu 适用于任何工质，可逆过程。7qu 适用于任何工质，可逆定容过程 821pdvu 适用于任何工质，可逆绝热过程。90U 适用于闭口系统任何工质绝热、对外不作功的热力过程等热力学能或理想气体定温过程。10WQU 适用于 mkg 质量工质，开口、闭口，任何工质，可逆、不可逆过程。11.wqu 适用于 1kg 质量工质，开口、闭口，任何工质，可逆、不可逆过程 12.pdvqdu 适用于微元，任何工质可逆过程 13pvhu 热力学能的变化等于焓的变化与流动功的差值。焓的变化：1pVUH 适用于 m千克工质

24、 2pvuh 适用于 1千克工质 3 TfRTuh 适用于理想气体 4dTcdhp，dTchp21 适用于理想气体的一切热力过程或者实际气体的定压过程 5)(12TTchp 适用于理想气体的一切热力过程或者实际气体的定压过程，用定值比热计算 老当益壮，宁移白首之心；穷且益坚，不坠青云之志。唐王勃吾日三省乎吾身。为人谋而不忠乎？与朋友交而不信乎？传不习乎？论语6102000121221tctcdtcdtcdtchtpmtpmtptpttp 适用于理想气体的一切热力过程或者实际气体的定压过程用平均比热计算 7把 Tfcp的经验公式代入21dTchp积分。适用于理想气体的一切热力过程或者实际气体的定

25、压过程，用真实比热公式计算 8niiiniinhmHHHHH1121 由理想气体组成的混合气体的焓等于各组成气体焓之和，各组成气体焓又可表示为单位质量焓与其质量的乘积。9热力学第一定律能量方程 CVSdEWmgzChmgzChQ11211222222121 适用于任何工质，任何热力过程。10swgdzdcqdh221 适用于任何工质，稳态稳流热力过程 11swqdh 适用于任何工质稳态稳流过程，忽略工质动能和位能的变化。1221vdpqh 适用于任何工质可逆、稳态稳流过程，忽略工质动能和位能的变化。1321vdph 适用于任何工质可逆、稳态稳流绝热过程，忽略工质动能和位能的变化。14qh 适用

26、于任何工质可逆、稳态稳流定压过程，忽略工质动能和位能的变化。150h 适用于任何工质等焓或理想气体等温过程。熵的变化：121Tqs 适用于任何气体，可逆过程。2gfsss fs为熵流，其值可正、可负或为零；gs为熵产，其值恒大于或等于零。人之为学，不日进则日退，独学无友，则孤陋而难成；久处一方，则习染而不自觉。顾炎武穷则独善其身，达则兼善天下。孟子 312lnTTcsv（理想气体、可逆定容过程）412lnTTcsp（理想气体、可逆定压过程）52112lnlnppRvvRs（理想气体、可逆定温过程）60s（定熵过程）121212121212lnlnlnlnlnlnppcvvcppRTTcvvRT

27、Tcsvppv 适用于理想气体、任何过程 功量：膨胀功（容积功）：1pdvw 或21pdvw 适用于任何工质、可逆过程 20w 适用于任何工质、可逆定容过程 321wp vv 适用于任何工质、可逆定压过程 412lnvvRTw 适用于理想气体、可逆定温过程 5uqw 适用于任何系统，任何工质，任何过程。6qw 适用于理想气体定温过程。7uw 适用于任何气体绝热过程。8dTCwv21 适用于理想气体、绝热过程 天行健，君子以自强不息。地势坤，君子以厚德载物。易经天行健，君子以自强不息。地势坤，君子以厚德载物。易经 9 kkppkRTTTRkvpvpkuw1121212211111111 适用于理

28、想气体、可逆绝热过程 10 11111111121212211nppnRTTTRnvpvpnwnn 适用于理想气体、可逆多变过程 流动功:1122vpvpwf 推动 1kg工质进、出控制体所必须的功。技术功:1stwzgcw221 热力过程中可被直接利用来作功的能量，统称为技术功。2stwgdzdcw221 适用于稳态稳流、微元热力过程 32211vpvpwwt 技术功等于膨胀功与流动功的代数和。4vdpwt 适用于稳态稳流、微元可逆热力过程 521vdpwt 适用于稳态稳流、可逆过程 人之为学，不日进则日退，独学无友，则孤陋而难成；久处一方，则习染而不自觉。顾炎武我尽一杯，与君发三愿：一愿世

29、清平，二愿身强健，三愿临老头，数与君相见。白居易热量：1TdSq 适用于任何工质、微元可逆过程。221Tdsq 适用于任何工质、可逆过程 3WUQ 适用于 mkg质量任何工质，开口、闭口，可逆、不可逆过程 4wuq 适用于 1kg 质量任何工质，开口、闭口，可逆、不可逆过程 5pdvduq 适用于微元，任何工质可逆过程。621pdvuq 适用于任何工质可逆过程。7CVSdEWmgZChmgZChQ11211222222121 适用于任何工质，任何系统，任何过程。8 swgdzdcdhq221 适用于微元稳态稳流过程 9twhq 适用于稳态稳流过程 10uq 适用于任何工质定容过程 1112TT

30、cqv 适用于理想气体定容过程。12hq 适用于任何工质定压过程 1312TTcqp 适用于理想气体、定压过程 14 0q 适用于任何工质、绝热过程 15 1112nTTcnknqv 我尽一杯，与君发三愿：一愿世清平，二愿身强健，三愿临老头，数与君相见。白居易勿以恶小而为之，勿以善小而不为。刘备 适用于理想气体、多变过程 3.重要图表 图 31 轴功 图 32 流动功 图 33 闭口系统的能量转换 图 37 技术功 云路鹏程九万里，雪窗萤火二十年。王实甫丈夫志四方，有事先悬弧，焉能钧三江，终年守菰蒲。顾炎武 图 35 开口系统 第四章 理想气体的热力过程及气体压缩 1.基本概念 分析热力过程的

31、一般步骤：1.依据热力过程特性建立过程方程式，p=f(v)；2.确定初、终状态的基本状态参数；3.将过程线表示在 p-v图及 Ts图上,使过程直观，便于分析讨论。4.计算过程中传递的热量和功量。绝热过程：系统与外界没有热量交换情况下所进行的状态变化过程，即0q或0q称为绝热过程。定熵过程：系统与外界没有热量交换情况下所进行的可逆热力过程，称为定熵过程。多变过程：凡过程方程为npv常数的过程，称为多变过程。定容过程：定量工质容积保持不变时的热力过程称为定容过程。定压过程：定量工质压力保持不变时的热力过程称为定压过程。定温过程：定量工质温度保持不变时的热力过程称为定温过程。单级活塞式压气机工作原理

32、：吸气过程、压缩过程、排气过程，活塞每往返一次，完成以上三个过程。丹青不知老将至，贫贱于我如浮云。杜甫百川东到海，何时复西归？少壮不尽力，老大徒伤悲。汉乐府长歌行活塞式压气机的容积效率：活塞式压气机的有效容积和活塞排量之比，称为容积效率。活塞式压气机的余隙：为了安置进、排气阀以及避免活塞与汽缸端盖间的碰撞，在汽缸端盖与活塞行程终点间留有一定的余隙，称为余隙容积，简称余隙。最佳增压比：使多级压缩中间冷却压气机耗功最小时，各级的增压比称为最佳增压比。压气机的效率：在相同的初态及增压比条件下，可逆压缩过程中压气机所消耗的功与实际不可逆压缩过程中压气机所消耗的功之比，称为压气机的效率。热机循环：若循环

33、的结果是工质将外界的热能在一定条件下连续不断地转变为机械能，则此循环称为热机循环。2.常用公式 气体主要热力过程的基本公式 过程 定容过程 定压过程 定温过程 定熵过程 多变过程 过程指数 n 0 1 n 过程方程 v=常数 p=常数 pv=常数 pv=常数 pv n=常数 P、v、T关系 2211TpTp 2211TvTv 1 122p vp v 21 12p vp v 12211TvTv 121pp 21 12nnpvp v 12211nTvTv 121nnpp uS、h、计算式 21()vu c TT 21()ph c T T 21lnvTScT 21()vuc TT 21()phcTT

34、 21lnPTScT 0u 0h 2112lnlnvSRvpRp 21()vuc TT 21()phc TT 0S 21()vuc TT 21()phc TT 221122112211lnlnlnlnlnlnvppvTvScRTvTpcRTpvpccvp 膨胀功 21wpdv w=0 2121()()wp vvR TT 2112lnlnvwRTvpRTp 1 1221211211()11()111wup vp vRTTRTPP 1 1221211211()11()111nnwp vp vnRTTnRTPnP 热量 21()vquc TT 21()pqhc TT qT sw 0q 211()(1

35、)vnqnc TTn 万两黄金容易得，知心一个也难求。曹雪芹我尽一杯，与君发三愿：一愿世清平，二愿身强健，三愿临老头，数与君相见。白居易2121qcdTTds 比热容 vc pc 0 1nvnccn 备注 表中比热容为定值比热容 多变指数 n：z 级压气机，最佳级间升压比：i1z1pp 3.重要图表 图 41绝热过程p-v图 图 42绝热过程 T-s图 大丈夫处世，不能立功建业，几与草木同腐乎？罗贯中吾日三省乎吾身。为人谋而不忠乎？与朋友交而不信乎？传不习乎？论语 图 43多变过程p-v图 图 43多变过程 T-s图 图 46单级活塞式压气机 图 47理论压气过程示功图 人不知而不愠，不亦君子

36、乎？论语非淡泊无以明志，非宁静无以致远。诸葛亮 图 48三种压缩过程p-v图和 T-s图 图 4-11 为两级压气机工作过程图 第五章 热力学第二定律 1.基本概念 热力学第二定律：开尔文说法：只冷却一个热源而连续不断作功的循环发动机是造不成功的。克劳修斯说法：热不可能自发地、不付代价地从低温物体传到高温物体。第二类永动机：从单一热源取得热量，并使之完全转变为机械能而不引起其他变化的循环发动机，称为第二类永动机。孤立系统：系统与外界之间不发生任何能量传递和物质交换，称为孤立系统。孤立系统熵增原理：任何实际过程都是不可逆过程，只能沿着使孤立系统熵增加的方向进行。定熵过程：系统与外界没有热量交换情

37、况下所进行的可逆热力过程，称为定熵过程。热机循环：若循环的结果是工质将外界的热能在一定条件下连续不断地转变为机械能，则此循环称为热机循环。以家为家，以乡为乡，以国为国，以天下为天下。管子牧民人之为学，不日进则日退，独学无友，则孤陋而难成；久处一方，则习染而不自觉。顾炎武制冷：对物体进行冷却，使其温度低于周围环境温度，并维持这个低温称为制冷。制冷机：从低温冷藏室吸取热量排向大气所用的机械称为制冷机。热泵：将从低温热源吸取的热量传送至高温暖室所用的机械装置称为热泵。理想热机：热机内发生的一切热力过程都是可逆过程，则该热机称为理想热机。卡诺循环：在两个恒温热源间，由两个可逆定温过程和两个可逆绝热过程

38、组成的循环，称为卡诺循环。卡诺定理：1所有工作于同温热源与同温冷源之间的一切可逆循环，其热效率都相等，与采用哪种工质无关。2在同温热源与同温冷源之间的一切不可逆循环，其热效率必小于可逆循环。自由膨胀：气体向没有阻力空间的膨胀过程，称为自由膨胀过程。2.常用公式 熵的定义式：21Tqs J/kg K 工质熵变计算：12sss，0ds 工质熵变是指工质从某一平衡状态变化到另一平衡状态熵的差值。因为熵是状态参数，两状态间的熵差对于任何过程，可逆还是不可逆都相等。11212lnlnvvRTTcsv 理想气体、已知初、终态 T、v值求S。21212lnlnPPRTTcsP 理想气体已知初、终态 T、P值

39、求S。31212lnlnPPcvvcsvP 理想气体、已知初、终态 P、v值求S。4固体及液体的熵变计算：12ln,TTmcsTmcdTds 5热源熵变：TQs 常将有日思无日，莫待无时思有时。增广贤文人人好公，则天下太平；人人营私，则天下大乱。刘鹗克劳修斯不等式：0rTQ 任何循环的克劳修斯积分永远小于零，可逆过程时等于零。闭口系统熵方程：niiisosursysisosssss1或 式中：Ssys系统熵变；Ssur环境熵变；SI某子系统熵变。开口系统熵方程：1122smsmssssursysiso 式中：m2s2工质流出系统的熵；m1s1工质流入系统的熵。不可逆作功能力损失：ISOSTW0

40、 式中：T0环境温度；SISO孤立系统熵增。3.重要图表 图 5-4 卡诺循环的p-v图和 T-s 图 以铜为镜，可以正衣冠；以古为镜，可以知兴替；以人为镜，可以明得失。旧唐书魏征列传非淡泊无以明志，非宁静无以致远。诸葛亮 图 5-4 逆卡诺循环的p-v图和 T-s图 图 5-7 任意可逆循环 常将有日思无日，莫待无时思有时。增广贤文丹青不知老将至，贫贱于我如浮云。杜甫 图 5-7 熵变、熵流与熵产 第六章 热力学微分关系式 1基本概念 自由能：F=UTS，F 称为自由能，或称亥姆霍兹（Helmholtz）函数。自由焓：令 G=HTS，G称为自由焓，或称吉布斯（Gibbs）函数。2重要公式 热

41、力学能的基本关系式：VpUWUQddd VpSTUddd 焓的基本关系式：pVVpUHdddd pVSTHddd 自由能基本关系式：VpTSFddd 丹青不知老将至，贫贱于我如浮云。杜甫穷则独善其身，达则兼善天下。孟子自由焓的基本关系式：PVTSGddd 麦克斯韦关系式：vs)()(SpVT ps)()(SVpT vT)()(TpVS pT)()(TVpS 热系数：Tpv)(1)(1)(1pvvTvvTpp 式中 压力温度系数；v)(Tp物质在定容下压力随温度的变化率；容积膨胀系数，或称热膨胀系数；p)(Tv物质在定压下比体积随温度的变化率；定温压缩系数，或简称压缩系数；T)(pv物质在定温下

42、比体积随压力的变化率，表示物质在定温条件下受压后的压缩性。这个偏导数为负值，加负号后，仍为正值。熵方程：vTpTTcsd)(ddvv pTvTTcsd)(ddpp vvTTcppTTcsd)(d)(dppvv 焓方程：pTvTvTchd)(ddpp 热力学能的微分方程式：2121d)(dvv12vvTTvpTpTTcuu 良辰美景奈何天，便赏心乐事谁家院。则为你如花美眷，似水流年。汤显祖先天下之忧而忧，后天下之乐而乐。范仲淹热量的微分方程式：vvppdd()ddd()dpqT scTTvTvqT scTTpT 上述两式适用于任意物质的任何可逆过程。比热容与状态方程式的关系：2Tv21()()v

43、cpTvT 2pTp21()()cvTpT 22112ppTp2()()dppvccTpT 比定压热容与比定容热容的关系:T2pvp)()(vpTvTcc 2vpTvcc 克拉贝龙方程:)(dd)()()()(ssvvThhTp 克劳修斯克拉贝龙方程:2ssssssd)(lnddd1RTrTpTpp 第七章 水蒸气 1基本概念 未饱和水:水温低于饱和温度的水称为未饱和水（也称过冷水）.饱和水:当水温达到压力 P 所对应的饱和温度st时，水将开始沸腾，这时的水称为饱和水。湿饱和蒸汽：把预热到 ts的饱和水继续加热，饱和水开始沸腾，在定温下产生蒸汽而形成饱和液体和饱和蒸汽的混合物，这种混合物称为湿

44、饱和蒸汽，简称湿蒸汽。干饱和蒸汽：湿蒸汽的体积随着蒸汽的不断产生而逐渐加大，直至水全部变为蒸汽，这时的蒸汽称为干饱和蒸汽（即不含饱和水的饱和蒸汽）。大丈夫处世，不能立功建业，几与草木同腐乎？罗贯中百学须先立志。朱熹2常用公式 干度：湿蒸汽的总质量量湿蒸汽中含干蒸汽的质干度x 湿蒸汽的参数：)()1(xvvxvvxvxv vxv x（当 p 不太大，x不太小时）xrhhhxhhxhxh )()1(x sx)()1(Trxsssxssxsxs xxxpvhu 过热蒸汽的焓：)(spmttchh 其中)(spmttc是过热热量，t为过热蒸汽的温度，cpm为过热蒸汽由 t到 ts的平均比定压热容。过热

45、蒸汽的热力学能：pvhu 过热蒸汽的熵：spmspslndsTTcTrsTTcTrssTT 水蒸气定压过程：12hhhq)(1212vvphhu uqw或)(12vvpw 0dtpppvw spmspslndsTTcTrsTTcTrssTT 水蒸气定容过程：vvvpw0d uq)(1212ppvhhu 其身正，不令而行；其身不正，虽令不从。论语良辰美景奈何天，便赏心乐事谁家院。则为你如花美眷，似水流年。汤显祖)(d21t21ppvpvwpp 水蒸气定温过程：)(12ssTq uqw hqwt)(112212vpvphhu 水蒸气绝热过程：0q uw hwt)(112212vpvphhu 3重要

46、图表 7-1 凝固时体积膨胀的物质的 p-t图 图 7-2 凝固时体积缩小的物质的 p-t图 云路鹏程九万里，雪窗萤火二十年。王实甫人之为学，不日进则日退，独学无友，则孤陋而难成；久处一方，则习染而不自觉。顾炎武 图 7-4 水蒸气定压发生过程示意图 图 7-5 水蒸气的 p-v 图 图 7-6 水蒸气的 T-s 图 百学须先立志。朱熹好学近乎知，力行近乎仁，知耻近乎勇。中庸 图 7-7 水蒸气的 T-s 图 图 7-8 水蒸气的 h-s图 图 7-9 水蒸气的定压过程 图 7-10 水蒸气的定容过程 先天下之忧而忧，后天下之乐而乐。范仲淹常将有日思无日，莫待无时思有时。增广贤文 图 7-11

47、 水蒸气的定温过程 图 7-12 水蒸气的定熵过程 图 7-13 水蒸气的不可逆绝热过程 图 7-14 例 7-3 第八章 湿空气 1.基本概念 常将有日思无日，莫待无时思有时。增广贤文百川东到海，何时复西归？少壮不尽力，老大徒伤悲。汉乐府长歌行湿空气：干空气和水蒸气所组成的混合气体。饱和空气：干空气和饱和水蒸气所组成的混合气体。未饱和空气：干空气和过热水蒸气所组成的混合气体。绝对湿度：每立方米湿空气中所含有的水蒸气质量。饱和绝对湿度：在一定温度下饱和空气的绝对湿度达到最大值，称为饱和绝对湿度 相对湿度：湿空气的绝对湿度v与同温度下饱和空气的饱和绝对湿度s的比值 含湿量(比湿度)：在含有 1k

48、g 干空气的湿空气中，所混有的水蒸气质量 饱和度：湿空气的含湿量 d 与同温下饱和空气的含湿量 ds的比值 湿空气的比体积：在一定温度 T 和总压力 p 下，1kg干空气和水蒸气所占有的体积湿空气的焓：1kg 干空气的焓和水蒸气的焓的总和 2.常用公式 湿空气的总压力p：avppp 湿空气的平均分子量：()28.97(28.97 18.02)aavvavvvavavvvaavMr Mr MppBppMMMMBBBBppMMMBB 湿空气的气体常数：8314831428728.9710.951 0.378vvRppMBB 绝对湿度：vvvvmpVR T 饱和绝对湿度s：ssvpR T 相对湿度:

49、vs 相对湿度反映了湿空气中水蒸气含量接近饱和的程度。在某温度 t下，值小，表示空气干燥，具有较大的吸湿能力;值大，表示空气潮湿，吸湿能力小。当0时为干空气，1时则为饱和空谋事在人，成事在天！增广贤文百川东到海，何时复西归？少壮不尽力，老大徒伤悲。汉乐府长歌行气。未饱和空气的相对湿度在 0 到 1之间(01)。应用理想气体状态方程，相对湿度又可表示为 vvsspp 含湿量(或称比湿度)d：vvaamdm 622(/()sspdg kg aBp 饱和度 D：622622vvsssvspBpBpdDpdBpBp 饱和度 D 略小于相对湿度，即 D，如vspppp，则D。湿空气比体积：3(/()aa

50、Vvv mkg am (10.001)avaaR TRVvdmpR (10.001606)aR Tvdp 3/()mkg a 湿空气的焓：0.001avhhdh(kJ/kg(a)1.010.001(2501 1.85)htdt(/()kJ kg a 3.重要图表 干空气的组成表 成分 分子量 容积成分（摩尔成分）组成气体的部分分子量 2O 2N Ar 2CO 0.00031.000 0.01328.966 吾日三省乎吾身。为人谋而不忠乎？与朋友交而不信乎？传不习乎？论语古之立大事者，不惟有超世之才，亦必有坚忍不拔之志。苏轼 图 83 干、湿球温度计 图 84湿空气的 h-d 图 图 85 hd