工程熱力學(xué)與傳熱學(xué)基本理論

工程熱力學(xué)與傳熱學(xué)基本理論1第一頁，共三十三頁，2022年，8月28日1-4

熱力過程、準(zhǔn)靜態(tài)過程和可逆過程

一、熱力過程2第二頁，共三十三頁，2022年，8月28日熱力過程定義：

工質(zhì)從一個狀態(tài)經(jīng)過一系列的中間狀態(tài)變至另一狀態(tài)，我們就將這種工質(zhì)的狀態(tài)變化過程稱為熱力過程，簡稱過程。

3第三頁，共三十三頁，2022年，8月28日二、準(zhǔn)平衡過程（準(zhǔn)靜態(tài)過程）

4第四頁，共三十三頁，2022年，8月28日5第五頁，共三十三頁，2022年，8月28日

實質(zhì)：偏離平衡態(tài)無窮小，隨時恢復(fù)平衡的狀態(tài)變化過程。進行條件：

破壞平衡的勢—

過程進行無限緩慢工質(zhì)有恢復(fù)平衡的能力準(zhǔn)靜態(tài)過程可在狀態(tài)參數(shù)圖上用連續(xù)實線表示無窮小準(zhǔn)平衡過程實質(zhì)和進行條件6第六頁，共三十三頁，2022年，8月28日三、可逆過程可逆過程是指當(dāng)系統(tǒng)由始態(tài)變化到終態(tài)，又由終態(tài)沿原來路徑返回始態(tài)時，若參與該變化過程的系統(tǒng)及外界均能完全返回原來狀態(tài)，則稱該變化過程為可逆過程。反之，則為不可逆過程。7第七頁，共三十三頁，2022年，8月28日8第八頁，共三十三頁，2022年，8月28日實際過程都是不可逆過程，如傳熱、混合、擴散、滲透、溶解、燃燒、電加熱等?？赡孢^程是一個理想過程。可逆過程的條件：準(zhǔn)平衡過程＋無耗散效應(yīng)。一個可逆過程必定是準(zhǔn)靜態(tài)過程，而過程的不平衡必然導(dǎo)致過程的不可逆?？赡孢^程可用狀態(tài)參數(shù)圖上實線表示9第九頁，共三十三頁，2022年，8月28日1.都是由一系列平衡態(tài)組成，都能在熱力學(xué)參數(shù)坐標(biāo)圖上用一連續(xù)的曲線表示。2.準(zhǔn)靜態(tài)著眼于系統(tǒng)內(nèi)部平衡，可逆著眼于系統(tǒng)內(nèi)部及系統(tǒng)與外界作用的總效果3.可逆=準(zhǔn)靜態(tài)+沒有耗散效應(yīng)準(zhǔn)靜態(tài)過程和可逆過程的聯(lián)系與區(qū)別10第十頁，共三十三頁，2022年，8月28日注意：可逆過程只是指可能性，并不是指必須要回到初態(tài)的過程?！駥嶋H過程都是不可逆過程！11第十一頁，共三十三頁，2022年，8月28日1-5功和熱量熱力過程A、本身狀態(tài)發(fā)生變化B、與外界進行能量交換12第十二頁，共三十三頁，2022年，8月28日一、功功的起源功的熱力學(xué)定義：熱力系統(tǒng)通過界面與外界進行的機械能的交換量稱為作功量，簡稱為功（機械功）。

符號：W

單位：J

或kJ

符號：w

單位：J/kg

或kJ/kg13第十三頁，共三十三頁，2022年，8月28日

對于微元可逆過程，對于可逆過程1～2：膨脹：dv>0,w>0壓縮：dv<

0,w<014第十四頁，共三十三頁，2022年，8月28日示功圖（p-v圖）

功是過程量而不是狀態(tài)量。

w的大小可以p-v圖上的過程曲線下面的面積來表示。15第十五頁，共三十三頁，2022年，8月28日廣義力及廣義位移p的作用v的作用廣義力廣義位移16第十六頁，共三十三頁，2022年，8月28日二、

熱量定義：熱力學(xué)中，系統(tǒng)與外界之間依靠溫差而傳遞的能量稱為傳熱量或簡稱為熱量。熱量是在熱傳遞過程中，物體內(nèi)部熱能改變的量度。符號為Q

，單位為J

或kJ。

單位質(zhì)量工質(zhì)所傳遞的熱量用q

表示，單位為J/kg

或kJ/kg。17第十七頁，共三十三頁，2022年，8月28日熱量正負的規(guī)定：系統(tǒng)吸熱：q>0;系統(tǒng)放熱：q<0。

熱量和功量都是系統(tǒng)與外界在相互作用的過程中所傳遞的能量，都是過程量而不是狀態(tài)量

18第十八頁，共三十三頁，2022年，8月28日熱量與功的異同：

1.均為通過邊界傳遞的能量；

3.功傳遞由壓力差推動，比體積變化是作功標(biāo)志；熱量傳遞由溫差推動，比熵變化是傳熱的標(biāo)志；

4.功是物系間通過宏觀運動發(fā)生相互作用傳遞的能量；熱是物系間通過紊亂的微粒運動發(fā)生相互作用而傳遞的能量。功2.均為過程量；熱是無條件的；熱功是有條件、限度的。19第十九頁，共三十三頁，2022年，8月28日1-6熵（entropy）與溫熵圖尋找熱量的廣義位移尋找熱量的廣義力20第二十頁，共三十三頁，2022年，8月28日

在可逆過程中，系統(tǒng)與外界交換的熱量與功量的計算公式具有相同的形式。

功量：熱量：

s

稱為比熵。比熵同比體積v

一樣是工質(zhì)的狀態(tài)參數(shù)。

比熵的定義式：

（可逆過程）比熵的單位為J/(kg·K)

或

kJ/(kg·K)

。21第二十一頁，共三十三頁，2022年，8月28日對于質(zhì)量為

m

的工質(zhì)，S為質(zhì)量為m的工質(zhì)的熵，單位是J/K。22第二十二頁，共三十三頁，2022年，8月28日（2）示熱圖（T-s圖）在可逆過程中單位質(zhì)量工質(zhì)與外界交換的熱量可以用T-s

圖（溫熵圖）上過程曲線下的面積來表示。溫熵圖也稱示熱圖23第二十三頁，共三十三頁，2022年，8月28日

根據(jù)熵的變化判斷一個可逆過程中系統(tǒng)與外界之間熱量交換的方向：

系統(tǒng)吸熱；

，，系統(tǒng)放熱。

，，系統(tǒng)絕熱，定熵過程。

，，24第二十四頁，共三十三頁，2022年，8月28日需要強調(diào)

（可逆過程）離開可逆這個條件，上式是不成立的25第二十五頁，共三十三頁，2022年，8月28日1-7熱力循環(huán)持續(xù)動力的概念一、定義：工質(zhì)從某一初態(tài)出發(fā)經(jīng)歷一系列狀態(tài)變化過程之后，又回到了初始狀態(tài)時，我們稱為經(jīng)歷一個熱力循環(huán)，或者簡稱循環(huán)。26第二十六頁，共三十三頁，2022年，8月28日二、分類循環(huán)是由過程所組成可逆循環(huán)：完全由可逆過程所組成的循環(huán)為可逆循環(huán)，即工質(zhì)在一循環(huán)達到原狀態(tài)之后可以按照原途徑所經(jīng)歷的全部狀態(tài)而順序相反地逆行再回到初始狀態(tài)。不可逆循環(huán)，組成的過程中，只要存在任何一部分不可逆過程，則循環(huán)不可逆27第二十七頁，共三十三頁，2022年，8月28日三、參數(shù)坐標(biāo)圖分析28第二十八頁，共三十三頁，2022年，8月28日四、動力循環(huán)（正向循環(huán)）（powercycle;directcycle）輸出凈功；在p－v圖及T－s圖上順時針進行；膨脹線在壓縮線上方；吸熱線在放熱線上方。29第二十九頁，共三十三頁，2022年，8月28日五、逆向循環(huán)(reversecycle)

▲制冷循環(huán)(refrigerationcycle)

▲熱泵循環(huán)(heat-pumpcycle)

一般地講：輸入凈功；在狀態(tài)參數(shù)圖逆時針運進行；吸熱小于放熱。30第三十頁，共三十三頁，2022年，8月28日課后作業(yè)思考題：4，5，6，7練習(xí)題：6，7