工程热力学第一篇优秀课件.ppt

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1、工程热力学第一篇第1页，本讲稿共44页第一章第一章 基本概念基本概念 1-1 热力系统热力系统 1-2 平衡状态及状态参数平衡状态及状态参数 1-3 状态方程与状态参数坐标图状态方程与状态参数坐标图 1-4 准平衡过程与可逆过程准平衡过程与可逆过程 1-5 功量和热量功量和热量 1-6 热力循环热力循环第2页，本讲稿共44页1-1 1-1 热力系统热力系统 热力学中常把研究的对象从周围物体中分割出来，研究它与周热力学中常把研究的对象从周围物体中分割出来，研究它与周围物体之间的能量和物质的传递。这种人为的分割出来的研究对围物体之间的能量和物质的传递。这种人为的分割出来的研究对象称为象称为热力系统

2、热力系统热力系统热力系统，简称，简称热力系热力系热力系热力系或或系统系统系统系统。外界外界外界外界（surrounding）边界边界边界边界（boundary）热力系统热力系统热力系统热力系统（thermodynamic system）热力系以外与之相互作用的周围物体统称为热力系以外与之相互作用的周围物体统称为外界外界外界外界或或环境环境环境环境。为了避免把热力系和外界混淆起来，设想有分界面将它们为了避免把热力系和外界混淆起来，设想有分界面将它们分开，这个分界面称为分开，这个分界面称为边界边界边界边界。边界可以是边界可以是真实的真实的真实的真实的，也可以是，也可以是假想的假想的假想的假想的；可

3、以是；可以是固定的固定的固定的固定的，也可，也可以是以是运动的运动的运动的运动的。热力系的边界常用虚线表示。热力系的边界常用虚线表示。第3页，本讲稿共44页 举例说明举例说明第4页，本讲稿共44页热力系统分类热力系统分类 根据热力系与外界之间的能量和物质交换情况，热力系可分根据热力系与外界之间的能量和物质交换情况，热力系可分为：为：（1 1）闭口系（）闭口系（）闭口系（）闭口系（closed systemclosed system）与外界无物质交换的系统。系统的质量始终保持恒定，也称为与外界无物质交换的系统。系统的质量始终保持恒定，也称为控制质量（控制质量（control mass，简写为简写

4、为CM）。第5页，本讲稿共44页（2 2）开口系（开口系（开口系（开口系（open systemopen system）与外界有物质交换的系统。通常总是取一相对固定空间，与外界有物质交换的系统。通常总是取一相对固定空间，把研究对象限制在这一空间范围内，也称为控制容积（把研究对象限制在这一空间范围内，也称为控制容积（control volume简写为简写为CV）。）。注意：注意：注意：注意：1）闭口系与开口系都可能通过边界与外界发生能量的传递。）闭口系与开口系都可能通过边界与外界发生能量的传递。2）区分闭口系和开口系的关键是有没有物质越过了边界，并不是系统内区分闭口系和开口系的关键是有没有物质越

5、过了边界，并不是系统内物质的质量是不是发生了变化。物质的质量是不是发生了变化。进口进口出口出口第6页，本讲稿共44页（3 3 3 3）绝热系（）绝热系（）绝热系（）绝热系（adiabatic systemadiabatic system）与外界无热量交换的系统。与外界无热量交换的系统。（4 4 4 4）孤立系（）孤立系（）孤立系（）孤立系（isolated systemisolated system）外界既无能量交换又无质量交换的系统。外界既无能量交换又无质量交换的系统。闭口系绝热系闭口系绝热系开口系绝热系开口系绝热系Q0第7页，本讲稿共44页 A、B两部落两部落“鸡、犬之鸡、犬之声相闻，民至

6、老死不相声相闻，民至老死不相往来往来”ABA部落为系统部落为系统A+B部落为系统部落为系统 孤立系孤立系闭口系闭口系注意：注意：注意：注意：1）绝热系与孤立系都是抽象的概念，是完）绝热系与孤立系都是抽象的概念，是完全理想化了的情况。全理想化了的情况。2）选取何类热力系对研究问题的结果）选取何类热力系对研究问题的结果并无影响，仅与解决问题的繁复程度有并无影响，仅与解决问题的繁复程度有关。关。3）在作热力学分析时，不仅要考虑热力系）在作热力学分析时，不仅要考虑热力系内部的变化，同时还要考虑热力系通过边内部的变化，同时还要考虑热力系通过边界与外界发生的能量与物质的交换，至于界与外界发生的能量与物质的

7、交换，至于外界的变化则不必研究。外界的变化则不必研究。第8页，本讲稿共44页 热热机（机（heat-engine）：）：凡能将凡能将热热能能转换为转换为机械能的机器机械能的机器统统称称为热为热机。如蒸汽机、机。如蒸汽机、蒸汽蒸汽轮轮机、燃气机、燃气轮轮机、内燃机、机、内燃机、喷喷气气发动发动机等等，或称机等等，或称热热能能动动力装置。力装置。热热源（源（heat source）：）：与与热热力系有力系有热热量交量交换换的物的物质质系系统统的的统统称。称。高温高温热热源源热热源源 恒温恒温热热源源 低温低温热热源源冷源冷源 变变温温热热源源 简单简单可可压缩压缩系（系（simple compre

8、ssible system）：）：热热力系由可力系由可压缩压缩流体构成，与外界只有可逆体流体构成，与外界只有可逆体积变积变化功化功（可逆（可逆过过程的膨程的膨胀胀功或功或压缩压缩功）的交功）的交换换的系的系统统。工工质质（working substance）：）：实现实现能量相互能量相互转换转换的媒介物称的媒介物称为为工工质质。介绍几个常用概念介绍几个常用概念介绍几个常用概念介绍几个常用概念第9页，本讲稿共44页1-2 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.平衡状态平衡状态（equilibrium stateequilibrium state）（1 1）热力状态）热力状态）

9、热力状态）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热力状态，简称简称状态状态。（2）平衡状态）平衡状态 在在没没有有外外界界影影响响的的条条件件下下（重重力力场场影影响响除除外外），热热力系的宏观性质不随时间而变化的状态。力系的宏观性质不随时间而变化的状态。处处于于平平衡衡状状态态的的热热力力系系，必必须须同同时时具具备备热热平平衡衡和和力力平衡平衡，对于有化学反应的系统同时还应具备，对于有化学反应的系统同时还应具备化学平衡化学平衡。第10页，本讲稿共44页 热平衡热平衡热平衡热平衡 在无外界作用的条件下，系统内部、系统与外界在

10、无外界作用的条件下，系统内部、系统与外界 处处温度相等。处处温度相等。温差是温差是驱动热传递驱动热传递的不平衡的不平衡势势差，温差的消失差，温差的消失则则是系是系统统建立建立热热平衡的必要条件平衡的必要条件。力平衡力平衡力平衡力平衡 在无外界作用的条件下，系统内部、系统与外界处处压力相等。在无外界作用的条件下，系统内部、系统与外界处处压力相等。力差也是力差也是驱驱使系使系统统状状态变态变化的一种不平衡化的一种不平衡势势差，力差的消失是差，力差的消失是使系使系统统建立起力平衡的必要条件建立起力平衡的必要条件。对于有化学反应的系统，化学势差的消失才能建立起对于有化学反应的系统，化学势差的消失才能建

11、立起化学平化学平化学平化学平衡衡衡衡。建立平衡状态的充要条件：系统内部或者系统与外界之间各种建立平衡状态的充要条件：系统内部或者系统与外界之间各种建立平衡状态的充要条件：系统内部或者系统与外界之间各种建立平衡状态的充要条件：系统内部或者系统与外界之间各种不平衡势差的消失不平衡势差的消失不平衡势差的消失不平衡势差的消失。第11页，本讲稿共44页2.状态参数状态参数（parameter of stateparameter of state）用用来来描描述述系系统统状状态态的的宏宏观观物物理理量量称称为为状状态态参参数数。常常用用的的状状态态参参数数有有6个个，即即压压力力（p）、温温度度（T）、比

12、比体积（体积（v）、热力学能（）、热力学能（U）、焓（）、焓（H）和熵（）和熵（S）。）。状态参数状态参数状态参数状态参数 强度参数强度参数:与系与系统统内所含工内所含工质质的数量无关的数量无关 的的 状状态态参数参数，如如 p、T 等。不具有等。不具有 可加性。可加性。广延参数广延参数:与系与系统统内所含工内所含工质质的数量有关的的数量有关的 状状态态参数。如参数。如 V、U、H、S 等。等。具有可加性。具有可加性。单单位位质质量的广延参量的广延参 数，具有数，具有强强度参数的性度参数的性质质，称，称为为 比参数，如比参数，如 v、h、u、s 等。等。第12页，本讲稿共44页 状态参数的特点

13、状态参数的特点 状态参数是状态的单值函数，热力系的状态一定，其状态参状态参数是状态的单值函数，热力系的状态一定，其状态参数的数值也一定。系统状态变化时，初、终状态参数的变化值，数的数值也一定。系统状态变化时，初、终状态参数的变化值，仅与初、终状态有关，而与状态变化的路径无关。仅与初、终状态有关，而与状态变化的路径无关。当系统经历一系列状态变化而又回复到初态，其状态参数的变当系统经历一系列状态变化而又回复到初态，其状态参数的变化为零。化为零。如果能证明某物理量具有上述数学特征，则该物理量一定是状态参如果能证明某物理量具有上述数学特征，则该物理量一定是状态参数。数。第13页，本讲稿共44页 处于处

14、于平衡状态平衡状态的热力系，的热力系，状态参数状态参数具有确定的数值具有确定的数值。而非平衡状态的热力。而非平衡状态的热力系其状态参数是不确定的。系其状态参数是不确定的。工程热力学通常只研究平衡状态，工程热力学通常只研究平衡状态，它是经典热力学理论框架得以建立的重它是经典热力学理论框架得以建立的重要基础。要基础。第14页，本讲稿共44页 3.基本状态参数基本状态参数 压压力（力（p）、温度（）、温度（T）、比体）、比体积积（v）可以直接或）可以直接或间间接地用接地用仪仪表表测测量出来，称量出来，称为为基本状基本状态态参数。参数。（1）压力（）压力（pressure）单位面积上所受到的垂直作用力

15、（压强）。单位面积上所受到的垂直作用力（压强）。P为为工工质质的真的真实压实压力，即力，即绝对压绝对压绝对压绝对压力。力。力。力。根据分子根据分子热热运运动动学学说说，气体的，气体的压压力是大量气体分子运力是大量气体分子运动动撞撞击击容器壁面所容器壁面所产产生的平均生的平均结结果。果。力力面积面积第15页，本讲稿共44页16常用非常用非SISI压力单位：压力单位：国际单位制国际单位制:Pa（帕），（帕），1 1 Pa=Pa=1 N/m2 1 MPa=103 kPa=10106 Pa 1 bar（巴）（巴）=105 Pa 1 atm（标准大气压）（标准大气压）=1.013 105 Pa 1 at

16、（工程大气压）（工程大气压）=0.981 105 Pa 1 mmH2O（毫米水柱）（毫米水柱）=9.81 Pa1 mmHg（毫米汞柱）（毫米汞柱）=133.3 Pa 第16页，本讲稿共44页压力测量压力测量：只有绝对压力只有绝对压力只有绝对压力只有绝对压力 p p 才是状态参数。才是状态参数。才是状态参数。才是状态参数。绝对压力绝对压力 p表压力表压力 pe（pg）真空度真空度 pv 当地大气压当地大气压 pb 负压负压正压正压第17页，本讲稿共44页18（2）温度（）温度（temperature）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反映物体内部微观

17、粒子热运动的强弱。低反映物体内部微观粒子热运动的强弱。当当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（即即温温度相等）。所以度相等）。所以温度是热平衡的判据温度是热平衡的判据。1）温度的物理意义）温度的物理意义）温度的物理意义）温度的物理意义温度相等温度相等 热平衡热平衡 第18页，本讲稿共44页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

18、个个物物体体处处于于热热平平衡衡，则则这这两两个个物物体体彼彼此此也也必处于热平衡。必处于热平衡。热力学第零定律是温度测量的理论依据热力学第零定律是温度测量的理论依据 。ABC3）温标）温标温度的数值表示法。温度的数值表示法。国国际际单单位位制制（SI）采采用用热热力力学学温温标标作作为为基基本本温标。温标。第19页，本讲稿共44页 用用热热力力学学温温标标确确定定的的温温度度称称为为热热热热力力力力学学学学温温温温度度度度，用用符符号号T 表示，单位为表示，单位为 K（开）（开）。热力学温标（绝对温标）热力学温标（绝对温标）热力学温标（绝对温标）热力学温标（绝对温标）:热热力力学学温温标标取

19、取水水的的三三相相点点为为基基准准点点，并并定定义义其其温温度度为为273.16 K。温差。温差1K相当于水的三相点温度的相当于水的三相点温度的1/273.16。摄氏温标摄氏温标摄氏温标摄氏温标:用摄氏温标确定的温度称为用摄氏温标确定的温度称为摄氏温度摄氏温度摄氏温度摄氏温度，用符号，用符号t表示，单表示，单位为位为（摄氏度）（摄氏度）。摄氏温度的定义式为：摄氏温度的定义式为：摄氏温度的零点相当于热力学温度的摄氏温度的零点相当于热力学温度的273.15K，1=1K第20页，本讲稿共44页（3）比体积（）比体积（specific volumespecific volume）定义：定义：定义：定义

20、：单单位位质质量量的的工工质质所所占占有有的的体体积积，用用符符号号v表表示示，单位为单位为 m3/kg。密度：密度：密度：密度：单单位位体体积积的的工工质质所所具具有有的的质质量量，用用符符号号 表表示示，单位为单位为 kg/m3。比比体体积积和和密密度度不不是是两两个个互互相相独独立立的的状状态态参参数数。通通常常以以比比体体积作为状态参数积作为状态参数 。第21页，本讲稿共44页1-3 状态方程与状态参数坐标图（1）状态公理）状态公理 对对于于简简单单可可压压缩缩系系统统，只只需需给给出出两两个个相相互互独独立立状态的参数（如状态的参数（如 p、T）便可确定它的平衡状态。）便可确定它的平

21、衡状态。（2 2）状态方程式）状态方程式 表表示示基基本本状状态态参参数数之之间间关关系系的的方方程程式式称称为为状态方程式状态方程式。如：。如：第22页，本讲稿共44页（3）状态参数坐标图）状态参数坐标图）状态参数坐标图）状态参数坐标图 在在以以两两个个独独立立状状态态参参数数为为坐坐标标的的平平面面坐坐标标图图上上，每每一一点点都都代代表表一一个个平平衡衡状状态态，而而非非平平衡状态无法在图上表示。衡状态无法在图上表示。以独立状态参数为坐标的坐标图。以独立状态参数为坐标的坐标图。第23页，本讲稿共44页1-4 准平衡过程和可逆过程（1 1）热力过程）热力过程 热力系从一个状态变化到另一个状

22、态所经历的全热力系从一个状态变化到另一个状态所经历的全部状态称为部状态称为热力过程热力过程热力过程热力过程，简称，简称过程过程过程过程。PPbPPPbP=P+PbP=PbPPb第24页，本讲稿共44页（2）准平衡过程（）准平衡过程（quasi-equilibrium process）由由一一系系列列非非常常接接近近平平衡衡状状态态的的状状态态所所组组成成的的过过程程就就称称为为准准平平衡衡过过程程，也也称称为为准准静静态态过过程程（quasi-static process）。准平衡过程的实现条件是：破坏平衡状态存在的不平衡势差准平衡过程的实现条件是：破坏平衡状态存在的不平衡势差准平衡过程的实现

23、条件是：破坏平衡状态存在的不平衡势差准平衡过程的实现条件是：破坏平衡状态存在的不平衡势差（除力差外，还包括温差、化学势差等）应无限小。（除力差外，还包括温差、化学势差等）应无限小。（除力差外，还包括温差、化学势差等）应无限小。（除力差外，还包括温差、化学势差等）应无限小。第25页，本讲稿共44页 准平衡过程是准平衡过程是实际过程的理想化，是实际过程进行得非常缓实际过程的理想化，是实际过程进行得非常缓慢的一个极限慢的一个极限。实际设备中所进行的过程都是在有限势差作用下。实际设备中所进行的过程都是在有限势差作用下进行的，都是非平衡过程。但在热力学中，为便于分析，进行的，都是非平衡过程。但在热力学中

24、，为便于分析，常把实常把实际过程当作准平衡过程来处理际过程当作准平衡过程来处理。这是因为系统在平衡状态被破坏。这是因为系统在平衡状态被破坏后自动恢复平衡所需的时间，即所谓后自动恢复平衡所需的时间，即所谓弛豫时间弛豫时间非常短，而过程非常短，而过程进行的时间远大于弛豫时间，系统一旦偏离平衡状态，系统进行的时间远大于弛豫时间，系统一旦偏离平衡状态，系统很快重新恢复平衡状态。因此，将某些实际设备中进行的过很快重新恢复平衡状态。因此，将某些实际设备中进行的过程视为准平衡过程是可以被允许的。如果在某些情况下这样程视为准平衡过程是可以被允许的。如果在某些情况下这样的处理会带来较大的误差时，应引入考虑不平衡

25、影响而进行的处理会带来较大的误差时，应引入考虑不平衡影响而进行的修正。的修正。在在状状态态参参数数坐坐标标图图上上，准准平平衡衡过过程程可可以用连续的实线表示。以用连续的实线表示。pv12第26页，本讲稿共44页（3）可逆过程（）可逆过程（reversible process）当当当当系系系系统统统统完完完完成成成成了了了了某某某某一一一一过过过过程程程程之之之之后后后后，如如如如果果果果系系系系统统统统能能能能沿沿沿沿原原原原路路路路径径径径逆逆逆逆行行行行而而而而回回回回复复复复到到到到原原原原来来来来状状状状态态态态，同同同同时时时时外外外外界界界界也也也也随随随随之之之之回回回回复复复

26、复到到到到原原原原来来来来状状状状态态态态，而而而而不不不不留留留留下下下下任任任任何何何何变变变变化化化化，则则则则这这这这一一一一过过过过程程程程称称称称为为为为可逆过程。可逆过程。可逆过程。可逆过程。第27页，本讲稿共44页可逆过程的特征是：可逆过程的特征是：可逆过程的特征是：可逆过程的特征是：1）准平衡准平衡准平衡准平衡过过过过程程程程，因，因为为在有限在有限势势差作用下差作用下进进行的非平行的非平衡衡过过程必然程必然导导致不可逆。致不可逆。2）在可逆）在可逆过过程中不程中不应应有任何有任何诸诸如摩擦、如摩擦、电电阻、磁阻等的阻、磁阻等的耗散效耗散效耗散效耗散效应应应应（通（通过过摩擦

27、、摩擦、电电阻、磁阻等使功阻、磁阻等使功变为热变为热的效的效应应称称为为耗散效耗散效耗散效耗散效应应应应，由此造成可用功的，由此造成可用功的损损失称失称为为耗散耗散耗散耗散损损损损失失失失）。）。实现可逆过程的的充要条件实现可逆过程的的充要条件实现可逆过程的的充要条件实现可逆过程的的充要条件，一是一是过程没有势差（或过程没有势差（或过程没有势差（或过程没有势差（或势差无限小）势差无限小）势差无限小）势差无限小）如传热没有温差，作膨胀功没有力差等，如传热没有温差，作膨胀功没有力差等，二是二是过程没有耗散效应过程没有耗散效应过程没有耗散效应过程没有耗散效应，如机械运动没有摩擦，导，如机械运动没有摩

28、擦，导电没有电阻等。电没有电阻等。也可以说，只有准平衡过程且过程只有准平衡过程且过程只有准平衡过程且过程只有准平衡过程且过程中无任何耗散效应的过程才是可逆过程中无任何耗散效应的过程才是可逆过程中无任何耗散效应的过程才是可逆过程中无任何耗散效应的过程才是可逆过程。第28页，本讲稿共44页准平衡过程与可逆过程的联系与区别：准平衡过程与可逆过程的联系与区别：准平衡过程与可逆过程的联系与区别：准平衡过程与可逆过程的联系与区别：1）两个）两个过过程都是由一系列平衡状程都是由一系列平衡状态态所所组组成，在状成，在状态态参数坐参数坐标图标图上都能用一条上都能用一条连续连续的曲的曲线线来表示。来表示。2）有无

29、耗散）有无耗散损损失失 可逆过程是一切实际过程的理想化极限，实际上是可逆过程是一切实际过程的理想化极限，实际上是不可能实现的。引入可逆过程是一种研究方法。不可能实现的。引入可逆过程是一种研究方法。可逆过程一定是准平衡过程，但准平衡过程则不一可逆过程一定是准平衡过程，但准平衡过程则不一定是可逆过程。定是可逆过程。第29页，本讲稿共44页引入可逆过程的概念对分析实际过程有何意义？引入可逆过程的概念对分析实际过程有何意义？实际过程都或多或少地存在着各种不可逆因素，都是不实际过程都或多或少地存在着各种不可逆因素，都是不可逆的。在对不可逆过程进行分析计算时往往是相当困难的，可逆的。在对不可逆过程进行分析

30、计算时往往是相当困难的，为了简便起见，通常把实际过程当作可逆过程来进行分析计为了简便起见，通常把实际过程当作可逆过程来进行分析计算，然后再用一些经验系数加以修正。另外，可逆过程是算，然后再用一些经验系数加以修正。另外，可逆过程是一切实际过程的理想化极限模型，可逆过程进行的结果不会一切实际过程的理想化极限模型，可逆过程进行的结果不会产生任何能量损失，因而可以作为实际过程中能量转换效果产生任何能量损失，因而可以作为实际过程中能量转换效果比较的标准和极限。比较的标准和极限。第30页，本讲稿共44页 1-5 功量与热量 1.功量（功量（work）功的力学定功的力学定功的力学定功的力学定义义义义：力与沿

31、力作用方向力与沿力作用方向力与沿力作用方向力与沿力作用方向产产产产生位移的乘生位移的乘生位移的乘生位移的乘积积积积。功的热力学定义：功的热力学定义：功的热力学定义：功的热力学定义：热力系与外界间通过边界而传递热力系与外界间通过边界而传递热力系与外界间通过边界而传递热力系与外界间通过边界而传递 的能量，且其全部效果可表现为的能量，且其全部效果可表现为的能量，且其全部效果可表现为的能量，且其全部效果可表现为 举起重物。举起重物。举起重物。举起重物。功是与过程性质有关的功是与过程性质有关的过程量过程量过程量过程量。功不是状态参数。功不是状态参数。第31页，本讲稿共44页国国国国际单际单际单际单位制：

32、位制：位制：位制：J J（焦耳）或（焦耳）或（焦耳）或（焦耳）或 kJkJ（千焦）（千焦）（千焦）（千焦）比功：比功：比功：比功：单位质量的物质所作的功。单位质量的物质所作的功。单单位：位：J/kg J/kg 或或或或 kJ/kg kJ/kg。功率：功率：功率：功率：单单位位时间时间内完成的功。内完成的功。单单位：位：WW（瓦）或（瓦）或（瓦）或（瓦）或 kWkW （千瓦）（千瓦）（千瓦）（千瓦）。1 1W=W=1 1J/sJ/s，1 1kW=kW=1 1kJ/s=kJ/s=10103 3WW热力学中规定：热力学中规定：热力学中规定：热力学中规定：系统对外界作功取为正值，系统对外界作功取为正值

33、，外界对系统作功取为负值。外界对系统作功取为负值。1 1J=J=1 1NmNm，1 1kJ=kJ=10103 3 J J第32页，本讲稿共44页 体体体体积积积积功（膨功（膨功（膨功（膨胀胀胀胀功或功或功或功或压缩压缩压缩压缩功）功）功）功）工质通过体积变化（膨胀或压缩）所做的功。工质通过体积变化（膨胀或压缩）所做的功。讨论可逆过程的体积功讨论可逆过程的体积功讨论可逆过程的体积功讨论可逆过程的体积功对于微元可逆过程对于微元可逆过程对于可逆过程对于可逆过程12若工质质量为若工质质量为mkg1kg第33页，本讲稿共44页膨胀：膨胀：d dv 0,w 0压缩：压缩：dv v 0,w 0 系统放热：系

34、统放热：q 0 热热量量和和功功量量都都是是系系统统与与外外界界在在相相互互作作用用的的过过程程中所传递的能量，都是中所传递的能量，都是过程量过程量而不是而不是状态量状态量。第36页，本讲稿共44页 在在可可逆逆过过程程中中，系系统统与与外外界界交交换换的的热热量量与与功功量的计算公式具有相同的形式。量的计算公式具有相同的形式。功量：功量：功量：功量：热量：热量：热量：热量：s 称称为为比比比比熵熵熵熵。比比熵熵同同比比体体积积 v 一一样样是是工工质质的的状状态态参数。参数。比熵比熵的定义式：的定义式：（可逆过程）（可逆过程）（可逆过程）（可逆过程）比熵比熵的单位为的单位为J/(kgK)或或

35、 kJ/(kgK)。第37页，本讲稿共44页对于质量为对于质量为 m的工质的工质S为质量为为质量为为质量为为质量为 m 的工质的熵，单位是的工质的熵，单位是的工质的熵，单位是的工质的熵，单位是 J/K。根根根根据据据据熵熵熵熵的的的的变变变变化化化化判判判判断断断断一一一一个个个个可可可可逆逆逆逆过过过过程程程程中中中中系系系系统统统统与与与与外外外外界之间热量交换的方向：界之间热量交换的方向：界之间热量交换的方向：界之间热量交换的方向：系统吸热；系统吸热；系统吸热；系统吸热；，系统放热；系统放热；系统放热；系统放热；，系统绝热，系统绝热，系统绝热，系统绝热，定熵过程定熵过程定熵过程定熵过程。

36、，第38页，本讲稿共44页（2）示热图（示热图（T-s图）图）在在可可逆逆过过程程中中单单位位质质量量工工质质与与外外界界交交换换的的热热量量可可以以用用T-s 图图（温温温温熵熵熵熵图图图图）上上过过程程曲曲线线下下的的面面积积来表示。来表示。温温熵熵图图也也称称示示热图热图。第39页，本讲稿共44页1-6 1-6 热力循环热力循环 工工质质从某一初从某一初态态出出发发，经历经历一系列状一系列状态态变变化后，又回复到初化后，又回复到初态态的封的封闭热闭热力力过过程称程称为为热热力循力循环环，简简称称循循环环（cycle）。按循环性质分按循环性质分 可逆循环可逆循环 不可逆循环不可逆循环 按循

37、环产生的效果不同按循环产生的效果不同 正循环正循环 逆循环逆循环第40页，本讲稿共44页1.正循环及其热效率正循环及其热效率 将热能转变为机械能的循环，将热能转变为机械能的循环，也称为也称为动力动力循循环环或或热机循环热机循环。高温热源高温热源高温热源高温热源吸热吸热吸热吸热q q1 1热机热机热机热机w w0 0放热放热放热放热q q2 2低温热源低温热源低温热源低温热源在在p-v图上，正向循环按顺时针方向进行。图上，正向循环按顺时针方向进行。第41页，本讲稿共44页w0=q1-q2循环热效率循环热效率：循循环环热热效效率率 t用用来来评评价价正正向向循循环环的的热热经经济济性性。显然，显然

38、，t 1。第42页，本讲稿共44页2.逆循逆循环环及其性能系数及其性能系数 消耗功将热量从低温热源转移到高温热源的循消耗功将热量从低温热源转移到高温热源的循环，如环，如制冷装置循环制冷装置循环或或或或热泵循环热泵循环。高温热源高温热源高温热源高温热源放热放热放热放热q q1 1制冷制冷制冷制冷热泵热泵热泵热泵w w0 0吸热吸热吸热吸热q q2 2低温热源低温热源低温热源低温热源在在p-v图上，逆向循环按逆时针方向进行。图上，逆向循环按逆时针方向进行。第43页，本讲稿共44页w0=q1-q2通常用通常用通常用通常用工作系数工作系数评价逆向循环的热经济性评价逆向循环的热经济性。制冷系数制冷系数：制冷装置工作系数制冷装置工作系数 供热系数供热系数：热泵工作系数热泵工作系数 第44页，本讲稿共44页