工程熱力學(xué)概念公式

1、第一部分（第一章第五章）一、概念（一）基本概念、基本術(shù)語1、工程熱力學(xué)：工程熱力學(xué)是從工程的觀點(diǎn)出發(fā)，研究物質(zhì)的熱力性質(zhì)、能量轉(zhuǎn)換以及熱能的直接利用等問題。2、熱力系統(tǒng)：通常根據(jù)所研究問題的需要，人為地劃定一個(gè)或多個(gè)任意幾何面所圍成的空間作為熱力學(xué)研究對象。這種空間內(nèi)的物質(zhì)的總和稱為熱力系統(tǒng)，簡稱系統(tǒng)。3、閉口系統(tǒng)：沒有物質(zhì)穿過邊界的系統(tǒng)稱為閉口系統(tǒng)。系統(tǒng)內(nèi)包含的物質(zhì)質(zhì)量為一不變的常量，所以有時(shí)又稱為控制質(zhì)量系統(tǒng)。4、開口系統(tǒng)：有物質(zhì)流穿過邊界的系統(tǒng)稱為開口系統(tǒng)。開口系統(tǒng)總是一種相對固定的空間，故又稱開口系統(tǒng)為控制體積系統(tǒng)，簡稱控制體。5、絕熱系統(tǒng)：系統(tǒng)與外界之間沒有熱量傳遞的系統(tǒng)，稱為絕熱系

2、統(tǒng)。6、孤立系統(tǒng)：系統(tǒng)與外界之間不發(fā)生任何能量傳遞和物質(zhì)交換的系統(tǒng)，稱為孤立系統(tǒng)。7、熱力狀態(tài)：我們把系統(tǒng)中某瞬間表現(xiàn)的工質(zhì)熱力性質(zhì)的總狀況，稱為工質(zhì)的熱力狀態(tài)，簡稱為狀態(tài)。8、狀態(tài)參數(shù)：我們把描述工質(zhì)狀態(tài)特性的各種物理量稱為工質(zhì)的狀態(tài)參數(shù)。9、強(qiáng)度性狀態(tài)參數(shù)：在給定的狀態(tài)下，凡系統(tǒng)中單元體的參數(shù)值與整個(gè)系統(tǒng)的參數(shù)值相同，與質(zhì)量多少無關(guān)，沒有可加性的狀態(tài)參數(shù)稱為強(qiáng)度性參數(shù)。10、廣延性狀態(tài)參數(shù)：在給定的狀態(tài)下，凡與系統(tǒng)內(nèi)所含物質(zhì)的數(shù)量有關(guān)的狀態(tài)參數(shù)稱為廣延性參數(shù)。11、平衡狀態(tài)：在不受外界影響（重力場除外）的條件下，如果系統(tǒng)的狀態(tài)參數(shù)不隨時(shí)間變化，則該系統(tǒng)所處的狀態(tài)稱為平衡狀態(tài)。12、熱力過程

3、：把工質(zhì)從某一狀態(tài)過渡到另一狀態(tài)所經(jīng)歷的全部狀態(tài)變化稱為熱力過程。13、準(zhǔn)靜態(tài)過程：理論研究可以設(shè)想一種過程，這種過程進(jìn)行得非常緩慢，使過程中系統(tǒng)內(nèi)部被破壞了的平衡有足夠的時(shí)間恢復(fù)到新的平衡態(tài)，從而使過程的每一瞬間系統(tǒng)內(nèi)部的狀態(tài)都非常接近平衡狀態(tài)，于是整個(gè)過程就可看作是由一系列非常接近平衡態(tài)的狀態(tài)所組成，并稱之為準(zhǔn)靜態(tài)過程。14、可逆過程：當(dāng)系統(tǒng)進(jìn)行正、反兩個(gè)過程后，系統(tǒng)與外界均能完全回復(fù)到初始狀態(tài)，而不留下任何痕跡，這樣的過程稱為可逆過程。15、熱力循環(huán)：把工質(zhì)從某一初態(tài)開始，經(jīng)歷一系列狀態(tài)變化，最后又回復(fù)到初始狀態(tài)的全部過程稱為熱力循環(huán)，簡稱循環(huán)。16、循環(huán)熱效率：正循環(huán)中熱轉(zhuǎn)換功的經(jīng)濟(jì)性

4、指標(biāo)用循環(huán)熱效率表示，循環(huán)熱效率等于循環(huán)中轉(zhuǎn)換為功的熱量除以工質(zhì)從熱源吸收的總熱量。17、卡諾循環(huán)：由兩個(gè)可逆定溫過程與兩個(gè)可逆絕熱過程組成的，我們稱之為卡諾循環(huán)。18、卡諾定理：卡諾定理可表達(dá)為：所有工作于同溫?zé)嵩磁c同溫冷源之間的一切熱機(jī)，以可逆熱機(jī)的熱效率為最高。在同溫?zé)嵩磁c同溫冷源之間的一切可逆熱機(jī)，其熱效率均相等。19、孤立系統(tǒng)熵增原理：孤立系統(tǒng)的熵只能增大（不可逆過程）或不變（可逆過程），決不可能減小，此為孤立系統(tǒng)熵增原理，簡稱熵增原理。（二）與工質(zhì)性質(zhì)有關(guān)的概念1、溫度：把這種可以確定一個(gè)系統(tǒng)是否與其它系統(tǒng)處于熱平衡的物理量定義為溫度。2、壓力：流體單位面積上所受作用力的法向分量稱

5、為壓力（又稱壓強(qiáng)）。3、比容：單位質(zhì)量工質(zhì)所占有的容積稱為工質(zhì)的比容。4、理想氣體：理想氣體是一種經(jīng)過科學(xué)抽象的假想氣體模型，它被假設(shè)為：氣體分子是些彈性的、不占有體積的質(zhì)點(diǎn)，分子相互之間沒有作用力（引力和斥力）。5、比熱：單位物量的物體，溫度升高或降低1K所吸收或放出的熱量，稱為該物體的比熱,即c=魚dT6、定容比熱：在定容情況下，單位物量的氣體，溫度變化1K所吸收或放出的熱量，稱為該氣體的定容比熱，即cv=等。7、定壓比熱：氣體加熱在壓力不變的情況下進(jìn)行，加入的熱量部分用于增加氣體的內(nèi)能使其溫度升高，部分用于推動活塞升高而對外作膨脹功。即：丁站。三）與能量有關(guān)的概念1、功：在熱力學(xué)里，我們

6、這樣來定義功：“功是物系間相互作用而傳遞的能量。當(dāng)系統(tǒng)完成功時(shí)，其對外界的作用可用在外界舉起重物的單一效果來代替?！?、膨脹功：由于系統(tǒng)容積發(fā)生變化（增大或縮?。┒ㄟ^界面向外界傳遞的機(jī)械功稱為膨脹功，也稱容積功。3、軸功：系統(tǒng)通過機(jī)械軸與外界傳遞的機(jī)械功稱為軸功。4、流動功：開口系統(tǒng)因工質(zhì)流動而傳遞的功。5、技術(shù)功：技術(shù)上可資利用的功，它是穩(wěn)定流動系統(tǒng)動能、位能的增量與軸功三項(xiàng)之和。6、熱量：熱量學(xué)的熱量定義是，在溫差作用下系統(tǒng)與外界傳遞的能量稱為熱量。7、系統(tǒng)儲存能：系統(tǒng)儲存的能量稱為儲存能，它有內(nèi)部儲存能和外部儲存能之分。8、內(nèi)部儲存能：儲存于系統(tǒng)內(nèi)部的能量，它與系統(tǒng)內(nèi)工質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)及微

7、觀運(yùn)動形式有關(guān)，稱為內(nèi)能（或內(nèi)儲存能）。9、外部儲存能：與系統(tǒng)整體運(yùn)動以及外界重力場有關(guān)的能量,稱為外儲存能。10、焓：焓的定義式為h=u,pv。對于流動工質(zhì)，焓具有能量意義，它表示流動工質(zhì)向流動前方傳遞的總能量（共四項(xiàng)）中取決于熱力狀態(tài)的那部分能量。對于不流動工質(zhì)因pv不是流動功，焓只是一個(gè)復(fù)合狀態(tài)參數(shù)，沒有明確的物理意義。11、熵：熵是一種廣延性的狀態(tài)參數(shù)。熵的定義式ds=產(chǎn),即熵的變化等于可逆過程中系統(tǒng)與外界交換的熱量與熱力學(xué)溫度的比值。1-5章公式（一）基本定律、基本方程1、理想氣體狀態(tài)方程pv=RT（1kg物量表示的狀態(tài)方程式）PV二mRT（mkg物量表示的狀態(tài)方程式）pV=RTM0

8、（1kmo1物量表示的狀態(tài)方程式）pV=nR0T（說1物量表示的狀態(tài)方程式）2、熱力學(xué)第一定律1）閉口系統(tǒng)能量方程程）q=Au,w（任何工質(zhì)，任何過程）q=du，w任何工質(zhì)，任何過q=du,pdv可逆過程）q=Au,pdv1可逆過程）2）開口系統(tǒng)能量方程1)Q=h+c2+gzm一(2222丿-1)h+c2+gzm-W+dE1netcv3）開口系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)穩(wěn)流能量方程程）q=Ah+wt（任何工質(zhì)，任何過程）q=dh，wt任何工質(zhì)，任何過q=dh-vdp可逆過程）q=Ah-vdp1可逆過程）3、熱力學(xué)第二定律（循環(huán)過程）ASJTr（閉口系統(tǒng)）（閉口系統(tǒng)）AS0iso（孤立系統(tǒng)或閉口絕熱系統(tǒng)）AS=S,

9、S（二）基本公式1、溫度t=T-273.15111、2、循環(huán)效率w,=i=q13、理想氣體比熱q_q1q12=1_T-q1q1W=空=旦1w0厶q一q12qq=1=1wq一q012e=-dTe=eeK=p=p=eevv=i+2RMcpMevMe224=cpMee=M梅耶公式）kRk1Mev=Mep204、系統(tǒng)總儲存能1e=u+e+e=u+e2+gzkp25、理想氣體內(nèi)能變化du=edT（理想氣體，任何過程）vAu=fedTv1理想氣體，任何過程）6、理想氣體焓變計(jì)算dh=edT（理想氣體，任何過程）pAh=fedT（同）p17、理想氣體熵變計(jì)算As=Tveln2+Rln2vTv11eln旦-R

10、lnbpTp11vAs=eln亠+epv1ln厶8.膨脹功w=pdvp1w=fpdv1僅適用于可逆過9、流動功w=pvf10、技術(shù)功w=丄Ae2+gAz+wt2（任何工質(zhì)，任何過程）（移動1kg工質(zhì)進(jìn)、出控制體凈流動功）任何工質(zhì)，任何過程）w=1de2+gdz+wt2sw=_vdp（可逆過程）t=vdp可逆過程）比熱en熱量q=Tdsq=fTds112、多變指數(shù)n=卅13、多變12nk=en一1v14、活塞式壓氣機(jī)余隙百分比c二丄一X100%15、多級壓氣機(jī)每級升壓比卩=16、P1卡諾循環(huán)熱效率81,ct,c2,cqJ-w0qiq-q1217、作功能力損失LTS0gLisoTAS0iso18、

11、熵方程ASSSsysfg閉口系統(tǒng)）穩(wěn)態(tài)穩(wěn)流的開口系統(tǒng)）（三）導(dǎo)出公式1、多變過程的過程方程式p-vnConst2、多變過程初、終狀態(tài)參數(shù)間的關(guān)系T（pVn定值）丄IV2丿n，1(Tvn-1定值)T(_n=1Pn定值）3、膨脹功w2pdv1(pv一pv)4、技術(shù)功n一1Ji221R(TT)n一1i25.熱量nv21n112v2q，c(TT)+(TT)，c(TT)-c(TT)in1v2ic(TT)，c(TT)21第二部分水蒸氣一、概念1、汽化：物質(zhì)由液相轉(zhuǎn)變?yōu)闅庀嗟倪^程，稱為汽化。氣化有蒸發(fā)和沸騰兩種形式。蒸發(fā)是指液體表面的汽化過程，通常在任何溫度下都可以發(fā)生，沸騰是指液體內(nèi)部的汽化過程，它只能在

12、達(dá)到沸點(diǎn)溫度時(shí)才會發(fā)生。2、凝結(jié)：物質(zhì)由氣相轉(zhuǎn)變?yōu)橐合嗟倪^程，稱為凝結(jié)。3、水蒸氣的飽和狀態(tài)：液體汽化和氣體凝結(jié)的動態(tài)平衡狀況稱為水蒸氣的飽和狀態(tài)。4、汽化潛熱：將1kg飽和液體轉(zhuǎn)變成同溫度的干飽和蒸汽所需要的熱量。5、干度：單位質(zhì)量濕蒸汽中所含干飽和蒸汽的質(zhì)量叫作濕飽和蒸汽的干度。6、臨界點(diǎn)：當(dāng)溫度超過一定值t時(shí)，液相不可能存在，而只可能是氣相。t稱為臨界溫度,cc與臨界溫度相對應(yīng)的飽和壓力P稱為臨界壓力。所以，臨界溫度和壓力是液相與氣c相能夠共存時(shí)的最高值。當(dāng)壓力高于臨界壓力時(shí)，液-汽兩相的轉(zhuǎn)變不經(jīng)歷兩相平衡共存的飽和狀態(tài)，在定壓下液-汽兩個(gè)相區(qū)不存在明顯的、確定的界線。臨界參數(shù)是物質(zhì)的固

13、有常數(shù)。公式m1干度x，一2、濕飽和蒸汽的參數(shù)值y，xy+(1x)y，y+x(y-y)m+mfvy-yx，3、汽化潛熱r，T(s-s)，h-hyys一、概念第三部分濕空氣1、未飽和空氣：由干空氣與過熱水蒸氣(狀態(tài)點(diǎn)a)所組成的濕空氣稱為未飽和空氣。2、飽和空氣：由干空氣與飽和水蒸氣組成的濕空氣稱為飽和空氣。3、干球溫度：指用普通溫度計(jì)(又稱干球溫度計(jì))測得的溫度就是干球溫度。4、露點(diǎn)溫度：露點(diǎn)溫度t是對應(yīng)于水蒸氣分壓力p下的飽和溫度，簡稱露點(diǎn)。dv5、絕熱飽和溫度：在絕熱的條件下對濕空氣加入水分，并盡其蒸發(fā)而使?jié)窨諝膺_(dá)到飽和狀態(tài)時(shí)所對應(yīng)的溫度。6、濕球溫度：指用濕紗布包裹的濕球溫度計(jì)測得的濕紗

14、布中水的溫度。7、絕對濕度：每立方米濕空氣中所含有的水蒸氣質(zhì)量，稱為濕空氣的絕對濕度。8、相對濕度：濕空氣的絕對濕度與同溫度下飽和空氣的飽和絕對濕度的比值，稱為vs相對濕度。9、含濕量：在含有1kg干空氣的濕空氣中，所混有的水蒸氣質(zhì)量稱為濕空氣的含濕量(或稱比濕度)。10、飽和度：濕空氣的含濕量d與同溫下飽和空氣的含濕量d，的比值稱為飽和度。11、濕空氣的容積：濕空氣的容積是1kg干空氣為基準(zhǔn)定義的，它表示在一定溫度T和總壓力p下，1kg干空氣和0.001dkg水蒸氣所占有的容積，即1kg干空氣的濕空氣容積。12、濕空氣的焓值：濕空氣的焓是以1kg干空氣為基準(zhǔn)來表示的，它是1kg干空氣的焓和0.001dkg水蒸氣的焓的總和。13、熱濕比：為了說明過程中焓和含濕量的變化，可以用狀態(tài)變化前后的焓差和含濕量差的比值來描繪過程。它反映了過程的方向與特征。這個(gè)比值稱為熱濕比。其定義式是hh,h=10001二1000(kJ/kg)。熱濕比在hd圖上反映了過程線的d一d,d21傾斜度，因此，也稱角系數(shù)。二、公式1、濕空氣的總壓力2、濕空pM=rMrM-vpppav氣的分子B一p“vMBav量及氣體常務(wù)Mv3、絕對濕度vmpvVRTv(kg/m3)pps-sRTv(kg/m