高等工程热力学

1、工程热力学 Engineering Thermodynamics,热能与动力工程系,课程简介,热力学学科的分支。 工程热力学是热工、储运、建环、装控等专业的一门必修的专业技术基础课程。 本课程主要围绕着热能与机械能相互转换的规律、条件和方法，以及如何提高转换效率的途径展开的。 3个学分，课内44学时，两个实验。,绪论,0-1 自然界的能源及其应用 一、能量 能量是物质运动的度量。每一种运动形式对应着一种能量形态。 世界由物质构成，一切物质都处于运动状态。 一切物质都具有能量。,*能量形式*,(1)机械能 主要包括物体的动能和势能，二者统称为宏观机械。

2、2-4 焓（enthalpy）,随物质传递的能量包括,流动工质本身具有的能量,推动功,焓的定义,定义：H = U + pV h = u + pv 单位： J（kJ） J/kg（kJ/kg）焓的物理意义：系统因引进(或排出)工质而获得(输出)的总能量。,焓是状态参数,工质的焓和热力学能一样，无法测定其绝对值。在热工计算中关心的是两个状态间焓的变化，因此，可选取某一状态的焓值为零作为计算基准。,满足状态参数的一切特征。,H = U + pV h = u + pv,h = f (p，v),2-5热力学第一定律的基本能量方程式,1.普遍方程 进入系统的能量 离开系统的能量= 系统储存能的变化,适用于任何系。

3、热力学第一定律,主要内容,一、热力学第一定律的实质 二、热力系统常用到的能量形式 三、热力学第一定律的基本能量方程 四、闭口系统的能量方程 五、开口系统的能量方程 六、稳定流动的能量方程 七、热力学第一定律的具体应用,一、热力学第一定律的实质,能量守恒与转换定律：自然界一切物质都具有能量，能量既不能创造也不能消灭，各种不同形式的能量都可以从一个物体转移到另一个物体，也可以从一种能量形式转变到另一种能量形式，但在转移过和转变程中，它们的总量保持不变。 而热力学第一定律就是能量守恒与转换定律在热现象中应用。,在。

4、第一章 热力学基本原理及定义,1-1 外界分析法(SAM)的热力学模型,1-2 热力学第一定律,1-3 热力学第二定律,1-1 外界分析法(SAM)的热力学模型,外因是变化的条件，内因是变化的根据，外因通过内因起作用。,外界分析法的基本思想：,1-2 热力学第一定律,实质：能量守恒及转换定律,：系统的热力学能；,：系统的能容量，,热量的能流：,功量的能流：,质量流的能流：,质量流的能容量：,质量流的能流：,有关热力学的工程问题，一般可分为：,闭口系统,开口系统,SSSF(稳定状态稳定流动) USUF（均匀状态均匀流动）,特例,（1）闭口系统：,即,若忽略宏观动。

5、2.5 状态参数熵,第二定律有多种表述，各种表述是等效的，最根本是告诉我们，所有热过程都是不可逆的，它们的发展是有方向性的。当然，不同的热过程有不同的可逆性，但不同的可逆性不是孤立的，彼此是相互联系的，它们有共同的本质特征。因此，可用同一物理量描述这一本质特征，这个物理量就是熵。所以熵是用来描述所有不可逆过程共同特征的热力学参数，是一个状态参数。,熵是一个状态参数 由卡诺定理，知道可逆热机效率,显然有： 或在这个式子的计算中，我们已取了的绝对值，考虑放热为负后，则有：,热力学第二定律,亦即,上式是对卡诺循环。

6、第二章：热力学基本定律,热力学第一定律的本质,热力学第一定律说明了功热变换的数量关系. 热力学第一定律表达了能量在传递和转化过程中的守恒性，是自然界必须遵循的普遍规律之一。,热力学第二定律的意义,第二定律说明了能量不但有数量关系还有品质关系. 第二定律表达了能量在传递和转化过程中的不可逆性，能量可以相互转化，但不同能量的转换能力是不同的。,能量与能量守恒的发现,18世纪，意大利外科医生高瓦尼(Luigi Galvani, 1737-1798)发现，带电金属块可使死青蛙的腿抽动电创造了生命？ 物理学家伏达(Alessandro Volta, 1745-1827)认。

7、能量的可转换性、火用和火无,第三章,第一节. 火用概念基础,1. 能量有各种形式，不同形式的能量可以互相转换,转化过程能量守恒 2. 能量之间的转换是有条件的，受到某些限制，不同的能量有不同的转换能力，具有明显的方向性. 3. 有些能量完全不具备转换能力.,根据能量转换时受制约的程度，可将能量作如下归类:,1. 具有无限转换能力的能量。在环境条件下，理论上可以连续地全部转换为有用功的能量，如机械能、电能、技术功、轴功、循环净输出功等。 2. 具有有限转换能力的能量。在环境条件下，只能部分地转换为有用功的能量，如热量、内能、。

8、,工 程 热 力 学,课程性质,工程热力学是研究热能与其他形式的能量（尤其是机械能）之间相互转换规律的一门学科。由于在现代各个生产领域中所遇到的大多数技术问题，乃至自然界中的许多现象都与热能的传递与转化有关，而且几乎任何一种形式的能量最终都是以热能的形式耗散于环境及宇宙之中，因此研究热能的传递、转换与控制的工程热力学是大多数工科专业的一门重要的技术基础课程。,工程热力学的研究内容,1. 热力学基本定律，包括基本概念及定义与热力学第一定律、熵与热力学第二定律等。 2. 工质的热力性质，包括一般热力学关系，理想气体。

9、Chapter 2,Elements of Statistical Thermodynamics,统计热力学基础,热力学研究的对象是含有大量粒子的平衡系统。热力学第一、第二和第三定律研究平衡系统各宏观性质之间的关系，进而计算过程的能量转换以及判断过程的方向和限度。热力学这一研究方法注重系统的宏观性质，不涉及系统的微观性质，因而无法计算热力学性质U、H、S、A 和 G的绝对值，只能计算当系统状态发生变化时，热力学性质的变化量。,任何系统的宏观性质都决定于系统的微观状态，是大量粒子运动的统计平均结果。如果能在系统的微观状态和宏观性质之间建立一种数学意义上的。

10、流体的热力学性质（高等热力学）试题1. 试用 R-K 方程及 Soave 修正式求解在 300K、100atm 下 CO 的密度 。已知实验值为：。35.14mkg2. 试证明范德瓦耳方程的系数为 、 ，临界压缩因子为 ，方程可无量cpTRa6427cb883cZ纲化为： 。rrrvp8)13(23. 二元混合气体混合物二氧化碳（CO 2，组元 1）和乙烯（C 2H4，组元 2）的摩尔成份为x1=69.5%，x 2=30.5%，在 100，摩尔体积 时，混合物压力的实验值为kmolv/.03178.13bar，利用下述方法计算气体压力： 理想气体方程。 分压定律和范德瓦耳斯方程。 分容定律和范德瓦耳斯方程。 混合物的截断维里方。

11、高等工程热力学作业2014 年流体热物性部分 高等工程热力学作业一、请用 PR 方程计算工质 R290、R600a 和混合工质 R290/R600a(50/50Wt%)的pvT 性质。PR 方程的形式为： ()()RTapvbbv 20.457cap0.78cRTp0.521()rkT2.374669w ()mijijijijaxkamibx(R32/R125)120.k已知参数：R=8.31451;R290： M=44.096g/mol Tc=369.89K pc=4.2512MPa w=0.1521R600a：M=58.122g/mol Tc=407.81K pc=3.629Pa w=0.184解题思路：本题采用PR 方程求解工质R290 和R290a及其混合物的物性，已知温度和压力即可得到摩尔体积的值。其编写程序如下。1、程序如下(1)纯质 R29。

12、1,热力学第二定律 The second law of thermodynamics,2,3,一、自发过程的方向性,自发过程：不需要任何外界作用 而自动进行的过程。,热量由高温物体传向低温物体摩擦生热水自动地由高处向低处流动电流自动地由高电势流向低电势,4,归纳：1）自发过程有方向性；2）自发过程的反方向过程并非不可进行，而是要有附加条件；3）并非所有不违反第一定律的过程均可进行。,能量转换方向性的实质是能质有差异,能质降低的过程可自发进行，反之需一定条件补偿过程,5,二、第二定律的两种典型表述,1.克劳修斯叙述热量不可能自发地不花代价地从低温 物体传。

13、高等工程热力学第一讲 热力学绪论工程热力学的研究内容与意义三个基本研究物理量：温度研究热现象引进的物理量平衡态与可逆过程经典热力学的研究前提。第二讲 本科基本概念复习第三讲 热力学定律简述四个热力学定律的内容，并说明各个定律对热力学研究发展的重要性。热力学第零定律 1931 年 T热力学第一定律 18401850 年 E热力学第二定律 18541855 年 S热力学第三定律 1906 年 S 基准1、 温度与热力学第零定律温度与热量的区别与联系分析几类温标，相互之间的联系 热力学温标（绝对温标）Kelvin scale （Britisher, L. Kelvin, 1824-1907。

14、第一题题目：编写一个 PR 方程已知 p、T 求比体积 v 的计算机程序。计算 R134a的比体积，并将结果与文献值进行比较。将计算结果与文献值列表，并计算相对偏差；将计算值与文献值画在 p v 图上。1、比较饱和线上的比体积；2、比较等温线 t=90的比体积；R134a: Tc=374.18K，pc=4.056MPa，=0.326 ， M=102.03一、计算过程P-R 方程为： ()gRTaPvbbv()(,)cra20.457/cgcTRTp()8b0.50.51)rk2.3746.2.69将 P-R 方程整理，用牛顿迭代法求 v 值f = RgT(v2 + 2bv - b2) - a(v - b) - P(v - b)(v2 + 2bv - b2)f1 = RgT(2v + 2b) - a - P(3v2 - 3b2 + 2。

15、高等工程热力学作业（编程）第三章 实际气体状态方程第四章 实际气体导出热力学性质与过程题目：一、用 PR 方程计算制冷剂 R290、R600a 和混合制冷剂 R290/R600a：50/50wt%的 PVT 性质。二、用 PR 方程计算制冷剂 R290、R600a 和混合制冷剂 R290/R600a 的导出热力学性质焓和熵。源程序：1、牛顿迭代法求Zfunction Z=newton(A,B,Z)err=1e-6;for n=0:1000f=Z3-(1-B)*Z2+Z*(A-2*B-3*B2)-(A*B-B2-B3);Z=Z-f/(3*Z2-2*(1-B)*Z+(A-2*B-3*B2);if(abs(f)err)breakendend%2、求a、b、Z、v等参数函数function v,Z,a,b,beta=vv(p,T)R=8.31451;N1=44.09。

16、 研究生课程考核试卷（适用于课程论文、提交报告）科 目： 高等工程热力学 教 师： 赵良举 姓 名： 康道远 学 号： 20121002029 专 业： 动力工程及工程热物理 类 别： 学术 上课时间： 20 13 年 2 月至 20 13 年 5 月 考 生 成 绩：卷面成绩 平时成绩 课程综合成绩阅卷评语： 阅卷教师 (签名) 重庆大学研究生院制高等工程热力学课程报告1关妖精的瓶子詹姆斯克拉克麦克斯韦，英国物理学家、数学家。经典电动力学的创始人，统计物理学的奠基人之一。科学史上，称牛顿把天上和地上的运动规律统一起来，是实现第一次大综合，麦克斯韦把电、光。

17、高等工程热力学电子教案,能源为人类提供能量和动力的物质资源。,常见能源有：化石能、水力能、太阳能、风能、地热能、海洋能、核能等 绝大多数能源都是以热能的形式为人类服务，但我们需要的却主要是动力。 人类利用热能目前主要有两种形式： (1) 热能的直接利用能的形式不发生变化；如：取暖、烘烤、冶炼、蒸煮等。 (2) 热能的间接利用能的形式发生变化，转变为机械能、电能等；如：热力发电厂、内燃机等，主要用于交通运输、机械制造等。,热能利用的历史就是一部人类的发展史：,概述,0.1工程热力学的研究对象及其特点 热物理学(简称热学。

18、高 等 工 程 热 力 学,动 力 工 程 系,工 程 热 物 理,潘洪亮,2004.9,工程热力学复习,1、基本概念,1）、工质：,热能转换为机械能（或是其他能量） 的中间媒介物质。,2）、状态：,工质在热力变化过程中的某一瞬间 所呈现的宏观物理状况称为工质的 热力学状态。简称状态。,例如：,水蒸气，,氨等等。,分类,和外界只有能量交换而无物质 交换。,既有能量交换又有物质交换。,热力系统和外界无热量交换。,3）、热力系统：,人为分割出来作为热力学分析对象的 有限物质系统。,开口系统：,绝热系统：,闭口系统：,孤立系统：,热力系统和外界既无能量。