工程热力学总复习实习串讲

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工质性质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：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，B侧设有电热丝红线内——闭口绝热系黄线内不包含电热丝——闭口系黄线内包含电热丝——闭口绝热系兰线内——孤立系例1：绝热刚性容器向气缸充气试分别选取闭口系和开口系，画出充气前后边界，标明功和热的方向。(1)以容器内原有气体为系统闭口系功量：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）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、本质：能量守恒与转换定律=进入系统的能量离开系统的能量系统内部储存能量的变化-2outcvout2innetind//2/2QEhcgzmhcgzmWA)稳流：dEcv/=0s22/wzgchqtqhwmmmoutinC)循环dEcv=0out=inWQWQD）孤立系：netoutin0QWmm0isodE3、热力学第一定律表达式和适用条件任何工质，任何过程quwdqupv任何工质，准静态过程s22/wzgchq任何工质，任何稳流过程sqhw或tqhw忽略动、位能变化qdupdvdhvdp4、准静态下两个热力学微分关系式适合于闭口系统和稳流开口系统后续很多式子基于此两式5、u与hU,H广延参数u,h比参数U系统本身具有的内部能量H不是系统本身具有的能量，开口系中随工质流动而携带的，取决于状态参数的能量6、四种功的关系准静态下2t12swcgzw()twpvwtwvdpwpdv闭口系过程开口系过程容积变化功w技术功wt轴功ws推进功(pv)几种功的关系2t12swcgzwt()tqhwupvwquw()twpvwwwt△(pv)△c2/2wsg△z做功的根源ws技术功和容积变化功如何在图上表示？问题气体边膨胀边放热是可能的tQHW对工质加热，其温度反而降低，这种情况不可能QUW000第三章理想气体的性质与过程•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？理想气体状态方程表达式单位比热的定义及物理意义比热是过程量还是状态量？dtqCcv和cp的说明1、cv和cp，过程已定,可当作状态量。2、前面的推导没有用到理想气体性质3、h、u、s的计算要用cv和cp。vv()ucT适用于任何气体。pp()hcTcv物理意义：v时1kg工质升高1K内能的增加量cp物理意义：p时1kg工质升高1K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Mayer’sformulapvccR令pvckc比热比v1Rckp1kRck理想气体的内能、焓和熵vdducTpddhcT22vg112222pgpv1111lnlnlnlnlnlnTvscRTvTpvpcRccTpvp注意的几点：理想气体的熵是状态函数，但不是温度的单值函数理想气体经历任何过程，热力学能变化量等于定容过程换热量。焓变量等于定压过程的换热量。1、理想气体的内能、焓和熵都是温度的单值函数。判断2、理想气体的比热容是温度的单值函数。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。水和水蒸气本章主要内容2.水蒸气图表的结构和应用1.水和水蒸气的特征和相图水的热力学面两相区单相区气液固pvT六个区：三个单相区、三个两相区液--气固--气固--液pvT纯物质的p-T相图ppTT液液气气固固水一般物质三相点三相点临界点临界点流体流体升华线升华线凝固线凝固线汽化线汽化线思考题1.溜冰冰刀2.北方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：•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2)理想气体pgpvgv()()cpvRTccRcufThfT3)可逆过程tddwpvwvpdqTs1)热一律ddtquwhwswzgchq221稳流21dss22g11dlnVvTcRTv),(vTss22g11dlnppTcRTp),(pTss2211ddpVvpccvp),(vpss21tVtucT21tpthcT00221g1lnpsssRp理想气体任何过程(1)当n=00pvConstpCnvpccc(2)当n=11pvConstTCnc多变过程与基本过程的关系pvConstsCn0c(4)当n=1npvConstvCnvccnv1n-ccnpTsvnconstpvnpTsvpvRTnv111-nccn(3)当n=21()nqcTT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，比容如何变化•T-S图上定压线向右水平移动时，压力如何变化？•p-v图上，等温线右移，温度如何变化？•书上119页图4-7作图练习题TcbTTcabauu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：（热力学第一定律和第二定律均适用）wduqtwdhqvdpwpdvwtTdsq理想气体的公式不可用TRpvg)()(TfhTfugvpRccgvgpRkcRkkc11;11212lnlnppRTTcsgpTS1hS2341234例如：锅炉中，水从30ºC，4MPa，定压加热到450ºCh1=129.38kJ/kgh2=3330.9kJ/kghq.水蒸气绝热过程汽轮机、水泵0q21hhhwtpv122’p1p2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---熵流和熵产对于任意微元过程有：=：可逆过程：不可逆过程定义fQdST熵产：纯粹由不可逆因素引起g0dSgfdSdSdS结论：熵产是过程不可逆性大小的度量。QdST熵流：永远fgSSS热二律表达式之一EntropyflowandEntropygeneration熵流、熵产和熵变任意不可逆过程gfdSdSdSfgSSS0Sf0Sg0S可逆过程f0SSg0S不可逆绝热过程0Sf0Sg0S可逆绝热过程0Sf0Sg0S不易求熵的性质和计算不可逆过程的熵变可以在给定的初、终态之间任选一可逆过程进行计算。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reqdsTfgsssqsT0rqTÑ•可逆过程传热的大小和方向•不可逆程度的量度gs作功能力损失0iso0gTsTs•孤立系iso0sg0s•过程进行的方向•循环0s克劳修斯不等式