《工程熱力學》知識點復習總結

1、第一部分 (第一章第五章)一、概念（一）基本概念、基本術語1、工程熱力學：工程熱力學是從工程的觀點出發(fā)，研究物質的熱力性質、能量轉換以及熱能的直接利用等問題。2、熱力系統(tǒng)：通常根據所研究問題的需要，人為地劃定一個或多個任意幾何面所圍成的空間作為熱力學研究對象。這種空間內的物質的總和稱為熱力系統(tǒng)，簡稱系統(tǒng)。3、閉口系統(tǒng)：沒有物質穿過邊界的系統(tǒng)稱為閉口系統(tǒng)。系統(tǒng)內包含的物質質量為一不變的常量，所以有時又稱為控制質量系統(tǒng)。4、開口系統(tǒng)：有物質流穿過邊界的系統(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

2、系統(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)中某瞬間表現的工質熱力性質的總狀況，稱為工質的熱力狀態(tài)，簡稱為狀態(tài)。8、狀態(tài)參數：我們把描述工質狀態(tài)特性的各種物理量稱為工質的狀態(tài)參數。9、強度性狀態(tài)參數：在給定的狀態(tài)下，凡系統(tǒng)中單元體的參數值與整個系統(tǒng)的參數值相同，與質量多少無關，沒有可加性的狀態(tài)參數稱為強度性參數。10、廣延性狀態(tài)參數：在給定的狀態(tài)下，凡與系統(tǒng)內所含物質的數量有關的狀態(tài)參數稱為廣延性參數。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)參數不隨時間變化，則該系統(tǒng)所處的狀態(tài)稱為平衡狀態(tài)。12、熱力過

3、程：把工質從某一狀態(tài)過渡到另一狀態(tài)所經歷的全部狀態(tài)變化稱為熱力過程。13、準靜態(tài)過程：理論研究可以設想一種過程，這種過程進行得非常緩慢，使過程中系統(tǒng)內部被破壞了的平衡有足夠的時間恢復到新的平衡態(tài)，從而使過程的每一瞬間系統(tǒng)內部的狀態(tài)都非常接近平衡狀態(tài)，于是整個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，并稱之為準靜態(tài)過程。14、可逆過程：當系統(tǒng)進行正、反兩個過程后，系統(tǒng)與外界均能完全回復到初始狀態(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)：把工質從某一初態(tài)開始，經歷一系列狀態(tài)變化，最后又回復到初始狀態(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)中熱轉換功的經濟

4、性指標用循環(huán)熱效率表示，循環(huán)熱效率等于循環(huán)中轉換為功的熱量除以工質從熱源吸收的總熱量。17、卡諾循環(huán)：由兩個可逆定溫過程與兩個可逆絕熱過程組成的，我們稱之為卡諾循環(huán)。18、卡諾定理：卡諾定理可表達為：所有工作于同溫熱源與同溫冷源之間的一切熱機，以可逆熱機的熱效率為最高。在同溫熱源與同溫冷源之間的一切可逆熱機，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）與工質性質有關的概念1、溫度：把這種可以確定一個系統(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

5、稱為壓力（又稱壓強）。3、比容：單位質量工質所占有的容積稱為工質的比容。4、理想氣體：理想氣體是一種經過科學抽象的假想氣體模型，它被假設為：氣體分子是一些彈性的、不占有體積的質點，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1所吸收或放出的熱量，稱為該物體的比熱，即。6、定容比熱：在定容情況下，單位物量的氣體，溫度變化所吸收或放出的熱量，稱為該氣體的定容比熱，即。7、定壓比熱：氣體加熱在壓力不變的情況下進行，加入的熱量部分用于增加氣體的內能，使其溫度升高，部分用于推動活塞升高而對外作膨脹功。即：。（三）與能量有關的概念1、功：在熱力學里，我們這樣來定義功：“功

6、是物系間相互作用而傳遞的能量。當系統(tǒng)完成功時，其對外界的作用可用在外界舉起重物的單一效果來代替。”2、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械功稱為膨脹功，也稱容積功。3、軸功：系統(tǒng)通過機械軸與外界傳遞的機械功稱為軸功。4、流動功：開口系統(tǒng)因工質流動而傳遞的功。5、技術功：技術上可資利用的功，它是穩(wěn)定流動系統(tǒng)動能、位能的增量與軸功三項之和。6、熱量：熱量學的熱量定義是，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，它有內部儲存能和外部儲存能之分。8、內部儲存能：儲存于系統(tǒng)內部的能量，它與系統(tǒng)內工質的分子結構及微觀運動形式有關，稱

7、為內能（或內儲存能）。9、外部儲存能：與系統(tǒng)整體運動以及外界重力場有關的能量,稱為外儲存能。10、焓：焓的定義式為。對于流動工質，焓具有能量意義，它表示流動工質向流動前方傳遞的總能量（共四項）中取決于熱力狀態(tài)的那部分能量。對于不流動工質，因不是流動功，焓只是一個復合狀態(tài)參數，沒有明確的物理意義。11、熵：熵是一種廣延性的狀態(tài)參數。熵的定義式，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溫度的比值。二、公式（一）基本定律、基本方程1、理想氣體狀態(tài)方程 （物量表示的狀態(tài)方程式） （物量表示的狀態(tài)方程式） （物量表示的狀態(tài)方程式） （物量表示的狀態(tài)方程式）2、熱力學第一定律（1）閉口系統(tǒng)能量

8、方程 （任何工質，任何過程） （任何工質，任何過程） （可逆過程） （可逆過程）（2）開口系統(tǒng)能量方程（3）開口系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)穩(wěn)流能量方程 （任何工質，任何過程） （任何工質，任何過程） （可逆過程） （可逆過程）3、熱力學第二定律 （循環(huán)過程） （閉口系統(tǒng)） （閉口系統(tǒng)） （孤立系統(tǒng)或閉口絕熱系統(tǒng)）（二）基本公式1、溫度2、循環(huán)效率3、理想氣體比熱 （梅耶公式）4、系統(tǒng)總儲存能5、理想氣體內能變化 （理想氣體，任何過程） （理想氣體，任何過程）6、理想氣體焓變計算 （理想氣體，任何過程） （理想氣體，任何過程）7、理想氣體熵變計算8、膨脹功 （僅適用于可逆過程）9、流動功 （移動工質進、出控制體凈

9、流動功）10、技術功 （任何工質，任何過程） （任何工質，任何過程） （可逆過程） （可逆過程）11、熱量12、多變指數13、多變比熱14、活塞式壓氣機余隙百分比15、多級壓氣機每級升壓比16、卡諾循環(huán)熱效率17、作功能力損失18、熵方程 （閉口系統(tǒng)） （穩(wěn)態(tài)穩(wěn)流的開口系統(tǒng)）（三）導出公式1、多變過程的過程方程式2、多變過程初、終狀態(tài)參數間的關系 （） （） （）3、膨脹功4、技術功5、熱量三、圖（一）多變過程在圖和圖上的分布規(guī)律（1）圖多變過程線在圖上的斜率： （2）圖多變過程線在圖上的斜率： （二）在圖和圖上各線群的大小變化趨向（三）過程中、和正負值的判斷膨脹功的正負應以過起點的定容線為分

10、界。圖上，由同一起點出發(fā)的多變過程線，若位于定容線的右方，各過程的為正，反之為負。圖上，的過程線位于定容線的右下方；的過程線位于定容線的左上方。技術功的正負應以過起點的定壓線為分界。圖上，由同一起點出發(fā)的多變過程線，若位于定壓線的下方，各過程的為正，反之則負。圖上，的過程線位于定壓線的右下方；的位于定壓線的左上方。熱量的正負以過起點的定熵線為分界。顯然，圖上，任何同一起點的多變過程線，若位于定熵線的右方，則；反之。圖上，若位于定熵線右上方，；反之。的正負以過起點的定溫線為分界。圖上，任何同一起點的多變過程線，若位于定溫線之上，反之則。圖上，的過程位于定溫線的右上方；反之則位于定溫線的左下方。（

11、四）根據過程的要求，在圖和圖上表示該過程例如，要求將工質又膨脹、又吸熱、又降溫的過程表示在圖和圖上。步驟如下：先在圖和圖上畫出四條基本過程線，如圖3-4所示。找出工質膨脹的區(qū)域。圖上在定容線右側，圖上在定容線右下側，如圖3-4所示的1區(qū)域。找出工質吸熱的區(qū)域。圖上在定熵線右上側，圖上在定熵線右側，如圖3-4所示的2區(qū)域。找出工質降溫的區(qū)域。圖上在定溫線左下側，圖上在定溫線下側，如圖3-4所示的3區(qū)域。在圖、圖上，所標的以上3個區(qū)域重疊區(qū)域，就是工質又膨脹、又吸熱、又降溫的區(qū)域。從點向該區(qū)域畫一條線，該過程線即為所要求的過程線，見圖3-4所示。四、過程多變過程 1、時， ，表示定壓過程；2、時，

12、表示定溫過程；3、時，表示定熵過程；4、時，表示定容過程。第二部分 水蒸氣一、概念1、汽化：物質由液相轉變?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，沸騰是指液體內部的汽化過程，它只能在達到沸點溫度時才會發(fā)生。2、凝結：物質由氣相轉變?yōu)橐合嗟倪^程，稱為凝結。3、水蒸氣的飽和狀態(tài)：液體汽化和氣體凝結的動態(tài)平衡狀況稱為水蒸氣的飽和狀態(tài)。4、汽化潛熱：將飽和液體轉變成同溫度的干飽和蒸汽所需要的熱量。5、干度：單位質量濕蒸汽中所含干飽和蒸汽的質量叫作濕飽和蒸汽的干度。6、臨界點：當溫度超過一定值時，液相不可能存在，而只可能是氣相。稱為臨界溫

13、度，與臨界溫度相對應的飽和壓力稱為臨界壓力。所以，臨界溫度和壓力是液相與氣相能夠共存時的最高值。當壓力高于臨界壓力時，液-汽兩相的轉變不經歷兩相平衡共存的飽和狀態(tài)，在定壓下液-汽兩個相區(qū)不存在明顯的、確定的界線。臨界參數是物質的固有常數。二、公式1、干度2、濕飽和蒸汽的參數值3、汽化潛熱三、圖1、水蒸氣的圖和圖 2、水蒸氣的焓熵圖四、過程1、定壓過程2、定容過程3、定溫過程4、絕熱過程第三部分 濕空氣一、概念1、未飽和空氣：由干空氣與過熱水蒸氣（狀態(tài)點）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（又稱干球溫度計）測得的

14、溫度就是干球溫度。4、露點溫度：露點溫度是對應于水蒸氣分壓力下的飽和溫度，簡稱露點。5、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_到飽和狀態(tài)時所對應的溫度。6、濕球溫度：指用濕紗布包裹的濕球溫度計測得的濕紗布中水的溫度。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，稱為相對濕度。9、含濕量：在含有干空氣的濕空氣中，所混有的水蒸氣質量稱為濕空氣的含濕量（或稱比濕度）。10、飽和度：濕空氣的含濕量與同溫下飽和空氣的含濕量，的比值稱為飽和度。11、濕空氣的容積：濕空氣的容積是干空

15、氣為基準定義的，它表示在一定溫度和總壓力下，干空氣和水蒸氣所占有的容積，即干空氣的濕空氣容積。12、濕空氣的焓值：濕空氣的焓是以干空氣為基準來表示的，它是干空氣的焓和水蒸氣的焓的總和。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。這個比值稱為熱濕比。其定義式是。熱濕比在圖上反映了過程線的傾斜度，因此，也稱角系數。二、公式1、濕空氣的總壓力2、濕空氣的分子量及氣體常數3、絕對濕度 4、相對濕度5、含濕量（比濕度）6、飽和度7、濕空氣的容積8、濕空氣的密度9、濕空氣的焓值 10、濕空氣中干空氣的質量11、熱濕比三、濕空氣

16、的焓濕圖1定含濕量線定線是一組垂直線，自左向右值逐漸增加，縱坐標為的定線。常常在圖的上方或下方畫一個水平軸來標出含濕量的值。2定焓線定線作成一組與縱坐標軸夾角為的平行直線。沿縱坐標軸的零點以上焓為正值；零點以下焓為負值，自下向上焓值逐漸增加。縱坐標軸上的讀數也是干空氣在不同溫度下的焓值。3定溫（干球溫度）線根據的關系式，可以看出，當為定值時，與成線性關系，其斜率為正值并隨的升高而增大。由于各定溫線的溫度不同，每條定溫線的斜率不等，所以各定溫線不是平行的。但斜率中的遠遠大于的值，所以各定溫線又幾乎是平行的。4定相對濕度線根據的關系式。在一定的大氣壓力下，當值一定時，含濕量與水蒸氣飽和分壓力之間有

17、一系列的對應值，而又是溫度的單值函數。因此，當為某一定值時，把不同溫度的飽和分壓力值代入式，就可得到相應溫度下的一系列值。在圖上可得到相應的狀態(tài)點，連接這些狀態(tài)點，就可得出某一條向上凸出的定相對濕度線。顯然，的定相對濕度線就是干空氣，亦即縱坐標軸；的相對濕度線是飽和濕空氣線，也稱臨界線。它將圖分成兩部分，上部為未飽和濕空氣區(qū)域，；線上各點是飽和濕空氣；下部沒有實際意義，因為達到時已經飽和，再冷卻則水蒸氣凝結為水析出，濕空氣仍保持應該指出，如大氣壓力，則相應壓力的水蒸氣飽和溫度。當濕空氣溫度時，定線是向上凸出的曲線，它表征，在一定值下，隨著溫度（或焓值）的增加，濕空氣中的含濕量相應增加。當濕空氣

18、溫度時，水蒸氣飽和分壓力能達到的極限值是，這時，說明相對濕度與無關，僅與（或）有關。因此，在圖上，定線超過與相應的飽和溫度線之后變成一條與等線平行垂直向上的直線。由于在空調工程中，高溫空氣不常采用，附錄中給出的圖未示出這種情況。但在干燥工程中所應用圖，濕空氣的溫度往往超過，所給出的圖中定線就包括上述的垂直線段。5水蒸氣分壓力線由,可得。當大氣壓力為一定值時，水蒸氣分壓力僅與含濕量有關，即。這說明在的圖上，與不是相互獨立的兩個狀態(tài)參數。當時，與近似成直線關系。因此，可以在圖上給出與之間的變換線?？衫们€下面的空檔，將與相對應的值表示在圖右下方的縱軸上，也可以表示在橫坐標軸上，如附錄圖2所給出的圖。6定濕球溫度線在工程計算中完全可用定焓線來代替定濕球溫度線，定焓線與線的交點所通過的定溫線的溫度值，就是這條定濕球溫度線的濕球溫度值，此時。7露點溫度露點是指在水蒸氣分壓力不變的情況下冷卻到飽和狀態(tài)時的溫度，也就是在含濕量不變的情況下冷卻到飽和狀態(tài)時的溫度。在圖上如圖8-6所示：從初態(tài)