热力学基本概念和公式

第一章热力学基本概念一、基本概念热机：可把热能转化为机械能的机器统称为热力发动机，简称热机。工质：实现热能与机械能相互转换的媒介物质即称为工质。热力系统：用界面将所要研究的对象与周围环境分割开来，这种人为分割的研究对象，称为热力系统。边界：系统与外界得分界面。外界：边界以外的物体。开口系统：与外界有物质交换的系统，控制体（控制容积）。闭口系统：与外界没有物质的交换，控制质量。绝热系统：与外界没有热量的交换。孤立系统：与外界没有任何形式的物质和能量的交换的系统。状态：系统中某瞬间表现的工质热力性质的总状况。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，系统内外同时建立热和力的平衡，这时系统的状态就称为热力平衡状态。状态参数：温度、压力、比容（密度）、内能、熵、焓。强度性参数：与系统内物质的数量无关，没有可加性。广延性参数：与系统同内物质的数量有关，具有可加性。准静态过程：过程进行的非常缓慢，使过程中系统内部被破坏了的平衡有足够的时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于平衡状态。可逆过程：当系统进行正反两个过程后，系统与外界都能完全回复到出示状态。膨胀功：由于系统容积发生变化（增大或者缩小）而通过系统边界向外界传递的机械功。（对外做功为正，外界对系统做功为负）。热量：通过系统边界向外传递的热量。热力循环：工质从某一初态开始，经历一系列中间过程，最后又回到初始状态。二、基本公式02112dxxxdx理想气体状态方程式：RTpVm循环热效率1qwnett制冷系数netwq2第二章热力学第一定律一、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。热力学能：储存在系统内部的能量（内能、热能）外储存能：宏观动能和重力位能。推动功：工质在开口系统中流动而传递的功。pV流动功：)(pV技术功：能够被外界所利用的功。轴功：系统通过机械轴与外界传递的机械功称为轴功。稳定流动：工质（流体）流程中的任何位置上，工质的流速及其状态参数均不随时间而变化。二、基本公式系统总储存能gzcuemgzmcUEEEUEffpK222121闭口系统能量方程：)(2112可逆pdvuuqwuqWUQ开口系统能量方程稳定流动能量方程：sfwzgchq221第三章理想气体的性质及热力过程一、基本概念理想气体：比定容热容（定容比热）：在定容情况下，单位质量的物体，温度每变化1度所吸收或放出的热量。比定压热容（定压比热）：理想气体混合物的压力：道尔顿分压定律理性气体混合物的容积：亚美格分体积定律定容过程：定压过程：定温过程：绝热过程：等熵过程：多变过程二、基本公式比热容定义dTdudTqcdTdhdTqcdTqcvvpp迈耶公式（梅耶公式）gvpRcc理想气体的热力学能和焓、熵TqdsdTcqhpvuhdTcquppvv2121理想气体主要热力过程的基本公式过程定容定压过程定温过程定熵过程多变过程V=定值p=定值T=定值pvT关系21212211TTppTpTpcTp2121TTvv2211vpvpkkvpvp2211shu、、1212211221ln)()(TTcsTTcdTcqhTTcdTcquvpppvvv121212ln)()(TTcsTTchTTcuppv2112lnln00ppRvvRshugg0)()(1212sTTchTTcupv膨胀功21pdvw021pdvw)()(121221TTRvvppdvw21pdvw21pdvw热量2121TdsqcdTq)(12TTcuqv)(12TTchqpsTq0q第四章热力学第二定律一、基本概念热力学第二定律：开尔文说法：不可能制成一种循环动作的热机，它只从一个热源吸热，使之完全转变为有用功，而其他物体不发生任何变化。克劳修斯说法：不可能把热量从低温物体传到高温物体而不引起其他变化。卡诺循环：在两个恒温热源间，由两个可逆等温过程和两个可逆绝热（等熵）过程所组成的循环。卡诺定理：定理1：在给定的两个恒温热源（相同高温热源和相同低温热源）间工作的一切可逆循环，其热效率都相等，与其循环种类无关，也与工质无关。定理2：在给定的两个恒温热源间工作的一切不可逆循环，其热效率不可能大于卡诺循环的热效率。孤立系统熵增原理：在孤立系统中，一切实际过程（不可逆过程）都朝着使系统熵增加的方向进行，或者在极限情况下（可逆过程）系统的熵保持不限，而任何使系统熵减少的过程都是不可能发生的。二、基本公式热机效率:1212111QQQQQQwnett卡诺循环效率：1212112111TTTTTQQQQwnett熵的定义式：021dsTqs克劳修斯积分：0rTQ熵方程：闭口系统：gfSSTQTQdS1开口系统（稳定流动）：)(0212211ssmSSsmsmSSSgfgfcv第五章实际气体、水蒸汽和湿空气一、基本概念对比参数：实际气体任意状态的参数相对于临界参数的对比值。对比态定律：在相同的压力和温度下，不同气体的比体积是不同的，但是只要它们的rp和rT相同，它们的rv也必定相同，说明各种气体在对应状态下有相同的对比性质。水蒸汽：一点：临界点两线：下界线（饱和水线）、上界线（干饱和蒸汽）三区：未饱和水区、湿蒸汽区、过热蒸汽区五态：未饱和水、饱和水、湿蒸汽、干饱和蒸汽、过热蒸汽绝对湿度：单位体积的湿空气中所含水蒸气的质量。相对湿度：未饱和湿空气的绝对湿度和饱和湿空气的绝对湿度的比值，表示湿空气中水蒸汽含量的饱和程度。含湿量：相对于单位质量的干空气所含有的水蒸汽的质量，表示式空气中水蒸气的含量。