热力学电子教案-第1章 基本概念

热力学教案

第一章

基 本 概念

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1-11. 热 力 系

热 力 系

一、热力系 外界 界面具体指定的热力学研究对象 各种各样热动设备的统一称谓

选取原则： 依据研究任务而定可大可小 大要有边 小要有界2

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1-1

热 力 系

2. 外界 - 热力系之外那些与热力系有直接 作用的物体 种类：热作用源、功作用源、物质作用 源 3. 界面 - 热力系与外界的分界面 特征： 真假之分、动静之别、能质可传3

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1-1

热 力 系

二、热力系的类型

按热力系内部特征的不同分：单元系、多元系

单相系、复相系均匀系、非均匀系4

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1-1

热 力 系闭口系、开口系、绝热系、孤立系

按热力系和外界作用情况不同分：

特殊的热力系：热源(库)、冷源(库) 具有无限大热容的热力系5

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1- 2

状态和状态参数

一、状态、状态参数状态是热力系在指定瞬间所呈现的全 部宏观性质的总称 状态参数是从各个不同方面描写这种 宏观状态的物理量 压力、比体积、温度、热力学能、焓、熵

二、常用的六个状态参数

压力、比体积和温度称为基本状态参数

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1-

2

状态和状态参数

1、压力1)压力定义压力是单位面积上承受的垂直作用力(1-1)

2)压力的微观解释 气体的大量分子在紊乱的热运动对中容器 壁频繁碰撞的结果。7

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1- 2

状态和状态参数绝对压力 P 表压力 Pg 大气压力 Pb 真空度 Pv (1-2) (1-3) (1-4) (1-5)8

3)压力的种类及相互关系

Pg = P - Pb P v = Pb - P P = Pb + Pg P = P b – Pv

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1- 2

状态和状态参数

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g z

1- 2

状态和状态参数

4)压力的测量 压力计、真空表、U形管压力计、斜管式 微压计

用U形管压力计，其换算关系如下：Pg (Pv) = 5)压力单位及换算国际单位制(SI):Pa(帕) 1Pa = 1N/m2 工 程 常 用：MPa(兆帕) 1MPa = 106Pa10

(1-6)

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表1-1 某些其他压力单位与SI压力单位的换算关系单位名称 单位符号MPa 标准大气压 工程大气压(公斤 力每平方厘米) 毫米汞柱(0。C) 毫米水柱(4。C) atm

换算 关系1MPa = 106Pa 1atm = 101325Pa 1at = 1kgf/cm2 = 98066.5Pa 1mmHg = 133.3224Pa 1mmH2O = 9.80665Pa11

at(kgf/cm2) mmHg mmH2O

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1- 2

状态和状态参数(1-7)

2、比体积比体积就是单位质量的物质所占有的体积

比体积的倒数称为密度( )。 密度是单位体积的物质所具有的质量 (1-8)

比体积的单位 m3/kg

密度的单位 kg/m3

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1- 2 状态和状态参数3、温度温度表示物体的冷热程度。气体温度表示分子平均移动能

(1-9)温标： 国际温标( SI) 热力学温标(开尔文温标、绝对温标) 用 T 表示， 单位为 K (开) 。 摄氏(百度)温标，用 t 表示，单位为 C (摄氏度) 换算关系 : 式中 t =

T – T0 T0 = 273.15K (1-10)13

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1- 2

状态和状态参数

4、热力学能热力学能是指组成热力系的大量微观粒子本身具有 的能量(不包括热力系宏观运动的能量和外场作用 的能)。 热力学能包括： 分子动能、分子位能、 分子化学能、原子能等 对于气体，分子动能包括分子的移动能、转动能和 分子内部的振动能。14

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1- 2

状态和状态参数(1-10)

单位质量物质的热力学能称为比热力学能(热力学能)

国际单位制：J 或 J / kg 工程单位制：kcal 或 cal / kg 1 kcal = 4.1868 kJ15

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1- 25、焓

状态和状态参数(1-12)

焓是一个组合的状态参数

单位质量物质的焓称为比焓(有时简称为焓)

(1-13 )国际单位制：J 或 J / kg 工程单位制：kcal,比焓的单位是 kcal/kg。16