热力学1
第一章 热力学的基本规律
1. 主要内容
本章是热力学与统计物理学的基础，以热力学第一定律、热力学第二定律和热力学基本方程为重点讲授内容；将热力学系统的平衡态及其描述、平衡定律和温度、物态方程、准静态功、热力学第一定律、热容量和焓、理想气体的内能、绝热过程、卡诺循环、热力学第二定律作为自学内容，这些内容在热学都已学过。 2. 重点和难点
体膨系数 压强系数 等温压缩系数
自由能 F=U-TS 吉布斯函数 G=U-TS +pV
3. 例题
例题1: 确定孤立系统的熵S(T,V).
解 由热力学第一定律得
dU=TdS-pdV (1) 且 dN =0
由方程（1）得
设初态T 0, V 0，S 0,, 积分方程得
4．课外练习习题及指导（见附件） 5．本章测试题及其答案
5.1 试求理想气体的体胀系数α,压强系数β和等温压缩系数T κ 解证:由得：nRT PV =
V
nRT P P
nRT V =
=
;
所以,T P nR V T V V P 1
1)(1==??=α T PV
Rn T P
P V /1)(1==
??=
β
p
T V V )(1??=αV T p p )(1??=βT p
V V )(1??-
=κNkT
pV =V
dV Nk
T dT Nk
dS +=
23NkT
U 23=
???
???=+=
-)()(ln ln
ln
2
3),(),(02/3000
000V V T T Nk V V
Nk T T Nk V T S V T S
P P
nRT V P V V T T /111)(12=--=??-
=κ 5.2 试证明任何一种具有两个独立参量的物质p T ,,其物态方程可由实验测得的体胀系数α
及等温压缩系数T κ,根据下述积分求得:?-=
)(ln dp dT
V T κα如果,试求物态方程.
解证: 因为0),,(=p V T f ,所以,我们可写成),(p T V V =,由此,
dp p
V dT T
V dV T p )()(
??+??=,因为T T p p
V V T V V )(1,)(1??-=??=
κα 所以,dp dT V
dV dp V dT V dV T T κακα-=-=,
所以,?-=dp dT V T καln ,当p T T /1,/1==κα.
CT pV p
dp
T dT
V =-
=
?
:,ln 得到
5.3描述金属丝的几何参量是长度L ，力学参量是张力η，物态方程是0),,(=T L f η实验
通常在n p 1下进行，其体积变化可忽略。线胀系数定义为ηα)(
1
T
L
L ??=等杨氏摸量定义
为T L
A L Y )(??=
η
其中A 是金属丝的截面积，一般说来，α和Y 是T 的函数，对η仅有微弱的依赖关系，如果温度变化范不大，可看作常数。假设金属丝两端固定。试证明，当温度由1T 降2T 时，其张力的增加为)(12T T YA --=?αη 解证：),(,0),,(T L L T L f ηη==
所以， dT T L d L dL T ηηη
)()(
??+??=
因 AY
L L L L
T T
T =
????=
??)(
;)(
1)(
η
ηη
dT AY d dT AY
d dL αηαη-=-==,,
;0所以
所以, )(12T T YA --=?αη
5.4在C ?25下，压强在0至1000n p 之间，测得水的体积：
dT
L d AY
L dL T L L αμαη+=
??=;)(
1
326
3
)10
046.010
715.0066.18(---?+?-=mol
cm p p V 如果保持温度不变，将的水从加
压至，求外界所做的功 解证：外界对水做功:
J
dp p P Vdp
W n
n
P P p
p 1.33)3
110
6.410
715.0066.18(3
8
10003
=?
?+?-=
=
--??
5.5 假设理想气体的C p 和C V 之比γ是温度的函数，试求在准静态绝热过程中T 和V 的关
系。该关系试中要用到一个函数F(T)，其表达式为：
()()?-=
T
dT T F 1ln γ
解：准静态绝热过程中：0=dQ
∴pdV dU -= （1）
对于理想气体，由焦耳定律知内能的全微分为 dT C dU v = (2) 物态方程V
nRT P nRT pV =?= （3）
（2），（3）代入（1）得：
dV V
nRT dT C V -=
（其中1
-=
γnR
C V ）
()dT T
dT nRT
nR
dT nRT
C V
dV V 11
1
-=
-<
=
-γγ
()
dT V
dV ??-=
-
11γ
关系式
()
dT V
?-=
-11
ln 1
γ
γ 为T 的函数 ∴V -1
为T 的函数。
∴V
T F 1)(=
1)(=V T F
6．考试要求：本章不作为考试重点。
工程热力学(1)考试复习重点总结
第一章 基本概念及定义 一、填空题 1、热量与膨胀功都是 量，热量通过 差而传递热能，膨胀功通过 差传递机械能。 2、使系统实现可逆过程的条件是：（1） ，（2） 。 3、工质的基本状态参数有 、 、 。 4、热力过程中工质比热力学能的变化量只取决于过程的___________而与过程的路经无关。 5、热力过程中热力系与外界交换的热量，不但与过程的初终状态有关，而且与_______有关。 6、温度计测温的基本原理是 。 二、判断题 1、容器中气体的压力不变则压力表的读数也绝对不会改变。（ ） 2、无论过程是否可逆，闭口绝热系统的膨胀功总是等于初、终态的内能差。（ ） 3、膨胀功的计算式?= 2 1 pdv w ，只能适用于可逆过程。 （ ） 4、系统的平衡状态是指系统在无外界影响的条件下（不考虑外力场作用），宏观热力性质不随时间而变化的状态。（ ） 5、循环功越大，热效率越高。（ ） 6、可逆过程必是准静态过程，准静态过程不一定是可逆过程。（ ） 7、系统内质量保持不变，则一定是闭口系统。（ ） 8、系统的状态参数保持不变，则系统一定处于平衡状态。（ ） 9、孤立系统的热力状态不能发生变化。（ ） 10、经历一个不可逆过程后，系统和外界的整个系统都能恢复原来状态。（ ） 三、选择题 1、闭口系统功的计算式21u u w -=（ ）。 （A ）适用于可逆与不可逆的绝热过程 （B ）只适用于绝热自由膨胀过程 （C ）只适用于理想气体绝热过程 （D ）只适用于可逆的绝热过程 2、孤立系统是指系统与外界（ ）。 （A ）没有物质交换 （B ）没有热量交换 （C ）没有任何能量交换 （D ）没有任何能量传递与质交换 3、绝热系统与外界没有（ ）。 （A ）没有物质交换 （B ）没有热量交换 （C ）没有任何能量交换 （D ）没有功量交换
热力学基础[1]
热力学基础作业 班级:_____________ 姓名:_____________ 学号:_____________ 日期:__________年_______月_______日 成绩:_____________ 一、选择题 1. 一定量某理想气体按pV 2＝恒量的规律膨胀，则膨胀后理想气体的温度 (A) 将升高． (B) 将降低． (C) 不变． (D)升高还是降低，不能确定． ［ ］ 2. 若室内生起炉子后温度从15℃升高到27℃，而室内气压不变，则此时室内的分子 数减少了 (A)0.500． (B) 400． (C) 900． (D) 2100． ［ ］ 3. 若理想气体的体积为V ，压强为p ，温度为T ，一个分子的质量为m ，k 为玻 尔兹曼常量，R 为普适气体常量，则该理想气体的分子数为： (A) pV / m ． (B) pV / (kT )． (C) pV / (RT )． (D) pV / (mT )． ［ ］ 4. 理想气体向真空作绝热膨胀． (A) 膨胀后，温度不变，压强减小． (B) 膨胀后，温度降低，压强减小． (C) 膨胀后，温度升高，压强减小． (D) 膨胀后，温度不变，压强不变． ［ ］ 5. 对于理想气体系统来说，在下列过程中，哪个过程系统所吸收的热量、内能 的增量和对外作的功三者均为负值？ (A) 等体降压过程． (B) 等温膨胀过程． (C) 绝热膨胀过程． (D) 等压压缩过程． ［ ］ 6. 如果卡诺热机的循环曲线所包围的面积从图中的abcda 增大为da c b a ''，那么循环abcda 与da c b a ''所作的净功和热机效率变化情况是： (A) 净功增大，效率提高． (B) 净功增大，效率降低． (C) 净功和效率都不变． (D) 净功增大，效率不变． ［ ］ 7. 两个卡诺热机的循环曲线如图所示，一个工作在温度为T 1 与T 3的两个热源 之间，另一个工作在温度为T 2 与T 3的两个热源之间，已知这两个循环曲线所包 围的面积相等．由此可知： （A ） 两个热机的效率一定相等． （B ） 两个热机从高温热源所吸收的热量一定相等． c ' d T 2 a b b ' c T 1V O p
第1章化学热力学基础复习题
化学热力学基础复习题 一、是非题 下列各题的叙述是否正确？正确的在题后括号内画“√”，错误的画“?” 1 在定温定压下，CO2由饱和液体转变为饱和蒸气，因温度不变，CO2的热力学能和焓也不变。( ) 1答:? 2 25℃时H2(g)的标准摩尔燃烧焓在量值上等于25℃时H2O(g)的标准摩尔生成焓。（） 2答: √p42 3 稳定态单质的?f H m (800K)=0 。( ) 3答: √ 4 d U=nC v,m d T公式对一定量的理想气体的任何pVT过程都适用。( ) 4答: √p32 5 系统处于热力学平衡态时，其所有的宏观性质都不随时间而变。（） 5答:√
6 若系统的所有宏观性质均不随时间而变，则该系统一定处于平衡态。（） 6答: √ 7 隔离系统的热力学能是守恒的。（） 7答:√ 8隔离系统的熵是守恒的。（） 8答:? 9 一定量理想气体的熵只是温度的函数。（） 9答:? 10 绝热过程都是定熵过程。（） 10答:? 11 一个系统从始态到终态，只有进行可逆过程才有熵变。（） 11答:? 12 系统从同一始态出发，经绝热不可逆过程到达的终态，若经绝热可逆过程，则一定达不到此终态。（）
12答: √ 13 热力学第二定律的克劳修斯说法是：热从低温物体传到高温物体是不可能的。（） 13答:?p51 14 系统经历一个不可逆循环过程，其熵变> 0。（） 14答:?p51 15 系统由状态1经定温、定压过程变化到状态2，非体积功W’<0，且有W’>?G和?G <0，则此状态变化一定能发生。（） 15答: √ 16 绝热不可逆膨胀过程中?S >0，则其相反的过程即绝热不可逆压缩过程中?S <0。（） 16答:? 17 临界温度是气体加压液化所允许的最高温度。( ) 17答:√ 18 化学势是一广度量。（） 18 答: ?
工程热力学1期末试题+答案
图 1 图2 2012工程热力学Ⅰ考题（A ） 一、简答题（共30分） 1、图1中循环1-2-3-a -1和循环1-b -3-4-1都是不可逆 循环。有人判断循环1-2-3-a -1的热效率高于循环1-b -3-4-1的热效率，你是否同意他的说法，为什么？（10分） 2、有一种热机，以水蒸气为工质，循环的高温热源温度为1200 K ，低温热源温度为300 K ，循环的热效率t η。现将循环工质改成理想气体，则循环的热效率t'η与原循环热效率比较将发生什么样的变化？为什么？ （10分） 3、“水蒸气的朗肯循环中乏汽在冷凝器中凝结释放出大量热量，有人提出将汽轮机排出的乏汽直接送回锅炉可提高水蒸气循环的热效率。”请据热力学基本定律出发评估这种观点。（10分） 二、计算题（共70分） 1、一种切割工具利用从喷嘴射出的高速水流切割材料，供水压力为200kPa 、温度20℃， 喷嘴内径为0.002m 时，射出水流温度20℃，压力100kPa ，流速1000m/s ，已知在200kPa 、20℃时，3 0.001002m /kg v =，假定可近似认为水的比体积不变，求水泵功率。（10分） 2、某太阳能供暖的房屋用5×8×0.3m 的大块混凝土板作为蓄热材料，该混凝土的密度为2300kg/m 3 ，比热容0.65kJ/(kg ·K)。若混凝土板在晚上从23℃冷却到18℃（室内温度），求此过程的熵产。（10分） 3、某活塞式内燃机定容加热理想循环（图2循环1-2-3-4-1），压缩比ε =10，压缩冲程的起点状态是t 1=35℃ 、p 1=100kPa 。加热过程中气体吸热650kJ/kg 。假定比热容为定值，且c p =1.004kJ/（kg·K），κ =1.4，求：（1）循环中各点的温度、压力和循环热效率；（2）若循环压缩过程和膨胀过程均不可逆，两过程的熵产分别为0.1kJ/(kg·K)和0.12 kJ/(kg·K)，求工质 经循环后的熵变； （3） 若膨胀过程持续到5（p 5 = p 1），画出循环T-s 图，并分析循环热效率提高还是下降。（10+5+5分） 4、空气在轴流压缩机中被绝热压缩，压力比为4.2，初终态温度分别为30℃和227℃。
Chap1热力学基础1
Chap1：熱力學基礎 1 §1-1基本觀念與熱力性質 1.熱力名詞: 系統, 性質, 狀態, 過程, 循環, 熱力平衡 2.熱力系統（system ）： 控制質量(control mass C.M )，或稱密閉系統(closed system):無質量 進出 控制容積(control volume C.V)，或稱開放系統(open system):有質量進出 open system 可分為: (1)Steady state steady flow process 穩態過程（S.S.S.F ） 應用於:壓縮機、泵、渦輪機、熱交換器（冷凝器、蒸汽發生器）噴 嘴、節流閥等設備的分析 (2)Uniform steady Uniform flow process 暫態過程（U.S.U.F ） 應用於:氣瓶的充填的分析 S.S.S.F system ── C.V(系統)需滿足下列條件： （1）C.V 內之任一點性質不隨時間改變 （2）流進（出）C.S 之質量流率與性質不隨時間改變 （3）進入C.S 之質量流率＝離開C.S 之質量流率 i e m m ?= （4）系統與外界之能量傳遞率維持恆定速率 U.S.U.F system------- C.V(系統)需滿足下列條件： ( 1 ) C.V 內之質量與性質隨時間改變,但在任何時間內C.V .之狀態為均勻 ( 2 ) 流經C.S.之質量流率隨時間改變,但性質不隨時間改變 3.物質之熱力性質 內涵性質：壓力（P ）、溫度（T ） 外延性質：容積（V ）、儲能（E ）、內能（U ）、焓（H ）、熵（S ） 比性質＝ 系統質量 外延性質 以小寫字母表示 V v m =(比容) , E m ＝e ＝u +2 2V + gz(比儲能) U m ＝ u(比內能)，H m ＝ h(比焓) , S m ＝ s(比熵)
1热力学基础练习与答案
第一次 热力学基础练习与答案 班 级 ___________________ 姓 名 ___________________ 班内序号 ___________________ 一、选择题 1. 如图所示，一定量理想气体从体积V 1，膨胀到体积V 2分别经历的过程 是：A →B 等压过程，A →C 等温过程；A →D 绝热过程，其中吸热量最 多的过程 [ ] (A) 是A →B. (B) 是A →C. (C) 是A →D. (D) 既是A →B 也是A →C , 两过程吸热一样多。 2. 有两个相同的容器，容积固定不变，一个盛有氨气，另一个盛有氢气（看 成刚性分子的理想气体），它们的压强和温度都相等，现将5J 的热量传给氢 气，使氢气温度升高，如果使氨气也升高同样的温度，则应向氨气传递热量 是： ［ ］ (A) 6 J. (B) 5 J. (C) 3 J. (D) 2 J. 3.一定量的某种理想气体起始温度为T ，体积为V ，该气体在下面循环过程中经过三个平衡过程：(1) 绝热膨胀到体积为2V ，(2)等体变化使温度恢复为T ，(3) 等温压缩到原来体积V ，则此整个循环过程中 ［ ］ (A) 气体向外界放热 (B) 气体对外界作正功 (C) 气体内能增加 (D) 气体内能减少 4. 一定量理想气体经历的循环过程用V －T 曲线表示如图．在此循 环过程中，气体从外界吸热的过程是 ［ ］ (A) A →B ． (B) B →C ． (C) C →A ． (D) B →C 和B →C ． 5. 设高温热源的热力学温度是低温热源的热力学温度的n 倍，则理想气体在 一次卡诺循环中，传给低温热源的热量是从高温热源吸取热量的 ［ ］ (A) n 倍． (B) n －1倍． (C) n 1倍． (D) n n 1 倍． 6.如图，一定量的理想气体，由平衡状态A 变到平衡状态 B (p A = p B )，则无论经过的是什么过程，系统必然 ［ ］ (A) 对外作正功． (B) 内能增加． (C) 从外界吸热． (D) 向外界放热． V
工程热力学(1)
工程热力学 Engineering Thermodynamics
1
答 疑
时间：每周一晚19：30-20：30 地点：济阳楼312室 作业：每章讲解后交，请准备两个作业 本
2
1
蒸 汽 机 示 意 图
冷凝器 汽缸 锅炉 活塞 曲柄连杆
曲轴箱 泵
3
蒸汽动力循环装置系统简图
4
2
原子能蒸汽动力装置系统简图
载热质(重水、碱性金属蒸汽)
汽轮机 反 应 堆浓 缩 铀 ) 冷凝器 泵 泵 换 热 器
发电机
燃 气 轮 机 装 置 系 统 简 图
废 气
(
燃料泵 压 气 机 空 气 燃 料
冷却水
5
燃烧室
燃 气 轮 机
6
3
气缸
活塞
曲柄连杆机构
内 燃 机 的 工 作 原 理 图
7
地源热泵
8
4
各种热工装置的热力学共性内容归纳
装置名称 蒸汽动力装置 燃气轮机装置 内燃机装置 压缩制冷装置 工作物质 水蒸汽 燃 气 燃 气 热 源 冷 源 冷却水 大 大 大 气 气 气 功 对外输出功 对外输出功 对外输出功 消 耗 功
高 温 物 体 燃烧产物(自身) 燃烧产物(自身) 被冷却物体
制冷剂
9
热力学的发展
热力学是研究能量、能量转换以及与 能量转换有关的物性间相互关系的科学。 热力学(thermodynamics)一词的意 思是热(thermo)和动力(dynamics)，既由热产 生动力，反映了热力学起源于对热机的研究。 从十八世纪末到十九世纪初开始， 随着蒸汽机在生产中的广泛使用，如何充分利 用热能来推动机器作工成为重要的研究课题。
10
5
工程热力学习题1
1．热力系内工质质量若保持恒定，则该热力系一定是 。 A 开口系 B 闭口系 C 孤立系 D 不能确定 题解：当稳定流动的开口系mout q q =min 则热力系工质质量亦保持恒定 2．当分析以下热现象时，通常哪些可以取作闭口系：（） 1）正在使用的压力锅内的蒸汽 。 2）被扎了胎的自行车轮胎。 3）汽车行驶中轮胎被热的路面加热。 4）内燃机气缸内燃烧的气体。 5）内燃机排气冲程时气缸内的燃烧气体。 A 1）、2）可取作闭口系 B 3）、4）可取作闭口系 C 4）、5）可取作开口系 D 2）、4）可取作开口系 3．热力系与外界既有质量交换，又有能量交换的是 。 A 闭口系 B 开口系 C 绝热系 D 开口系或绝热系 4．开口系的质量是 。 A 不变的 B 变化的 C 变化的也可以是不变的 D 在理想过程中是不变的 5．下列热力系中与外界可能与外界有质量交换的系统是 。 A 开口系 B 绝热系 C 闭口系 D 开口系、绝热系 6．某设备管道中的工质为50mmHg ，设大气压力为80kP a ，此压力在其压力测量 表计上读数为 。 A 73.3 k Pa B 86.67 k Pa C 130 k Pa D 30k Pa 题解：工质压力50mmHg ×133.32=6666Pa ，低于大气压力，设备管道为负压状态，表计指示为真空值 7．如图所示，某容器压力表A 读数300kP a ,压力表B 读数为120kP a ,若当地大气 压力表读数720mmHg ，则压力表C 的读数为 。 A 276.06kP a B 180kP a C 396.1kP a D 216.06kP a 题解：由∏I I -=-=p p p p p p B b A ,,则B A b C p p p p p -=-=∏。 8．容器内工质的压力将随测压时的地点不同而 。 A 增大 B 减小 C 不变 D 无法确定 题解：测压地点不同b p 不同，测量压力的参考基准变了，表压力b g p p p -=、 真空值p p p b v -=会随之变化，但工质的压力不会随测压地点而变化。 9．某压力容器，其压力表的读数在南京为1g p 与在拉萨2g p 时相比较 。 A 相同12g g p p = B 增大12g g p p > C 减小12g g p p < D 无法确 定
工程热力学习题解答-1
第一章 基本概念 思 考 题 1、如果容器中气体压力保持不变，那么压力表的读数一定也保持不变，对吗？ 答：不对。因为压力表的读书取决于容器中气体的压力和压力表所处环境的大气压力 两个因素。因此即使容器中的气体压力保持不变，当大气压力变化时，压力表的读数也会 随之变化，而不能保持不变。 2、“平衡”和“均匀”有什么区别和联系 答：平衡（状态）值的是热力系在没有外界作用（意即热力、系与外界没有能、质交 换，但不排除有恒定的外场如重力场作用）的情况下，宏观性质不随时间变化，即热力系 在没有外界作用时的时间特征-与时间无关。所以两者是不同的。如对气-液两相平衡的状 态，尽管气-液两相的温度，压力都相同，但两者的密度差别很大，是非均匀系。反之，均 匀系也不一定处于平衡态。 但是在某些特殊情况下，“平衡”与“均匀”又可能是统一的。如对于处于平衡状态 下的单相流体（气体或者液体）如果忽略重力的影响，又没有其他外场（电、磁场等）作 用，那么内部各处的各种性质都是均匀一致的。 3、“平衡”和“过程”是矛盾的还是统一的？ 答：“平衡”意味着宏观静止，无变化，而“过程”意味着变化运动，意味着平衡被 破坏，所以二者是有矛盾的。对一个热力系来说，或是平衡，静止不动，或是运动，变 化，二者必居其一。但是二者也有结合点，内部平衡过程恰恰将这两个矛盾的东西有条件 地统一在一起了。这个条件就是：在内部平衡过程中，当外界对热力系的作用缓慢得足以 使热力系内部能量及时恢复不断被破坏的平衡。 4、“过程量”和“状态量”有什么不同？ 答：状态量是热力状态的单值函数，其数学特性是点函数，状态量的微分可以改成全 微分，这个全微分的循环积分恒为零；而过程量不是热力状态的单值函数，即使在初、终 态完全相同的情况下，过程量的大小与其中间经历的具体路径有关，过程量的微分不能写 成全微分。因此它的循环积分不是零而是一个确定的数值。 习 题 1-1 一立方形刚性容器，每边长 1 m ，将其中气体的压力抽至 1000 Pa ，问其 真空度为多少毫米汞柱?容器每面受力多少牛顿？已知大气压力为 0.1MPa 。 [解]：(1) 6(0.110Pa 1000Pa)/133.3224742.56mmHg v b p p p =-=?-= (2) 26()1(0.110Pa 1000Pa)99000N b F A P A P P m =?=-=??-=
工程热力学1-5章思考题解答总结
工程热力学1-5章思考题解答总结
————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期： 2
思考题解答 第一章基本概念 ⒈闭口系与外界无物质交换，系统内质量将保持恒定，那么，系统内质量保持恒定的热力系一定是闭口系统吗? 答：否。当一个控制质量的质量入流率与质量出流率相等时（如稳态稳流系统），系统内的质量将保持恒定不变。 ⒉有人认为，开口系统中系统与外界有物质交换，而物质又与能量不可分割，所以开口系不可能是绝热系。这种观点对不对，为什么? 答：不对。“绝热系”指的是过程中与外界无热量交换的系统。热量是过程量，是过程中系统与外界间以热的方式交换的能量，过程一旦结束就无所谓“热量”。物质并不“拥有”热量。一个系统能否绝热与其边界是否对物质流开放无关。 ⒊平衡状态与稳定状态有何区别和联系，衡状态与均匀状态有何区别和联系? 答：“平衡状态”与“稳定状态”的概念均指系统的状态不随时间而变化，这是它们的共同点；但平衡状态要求的是在没有外界作用下保持不变；而平衡状态则一般指在外界作用下保持不变，这是它们的区别所在。 ⒋倘使容器中气体的压力没有改变，试问安装在该容器上的压力表的读数会改变吗?绝对压力计算公式 p = p b + p e(p > p b)；p = p b p v(p < p b) 中，当地大气压是否必定是环境大气压? 答：可能会的。因为压力表上的读数为表压力，是工质真实压力与环境介质压力之差。环境介质压力，譬如大气压力，是地面以上空气柱的重量所造成的，它随着 3
第一章 化学热力学基础
第一章化学热力学基础 1．计算下列体系热力学能的变化（ΔU） （1）体系吸收了60kJ的热，并对环境做了40kJ的功。 （2）体系放出了50kJ的热和环境对体系做了70kJ的功。 解：（1）Q = +60kJ W = －40kJ; ΔU = Q + W = +(60) + (－40) = +20KJ (2) Q = －50KJ W = +70KJ ΔU = Q + W = (－50) + 70 = +20KJ 2．298K时，在恒容量热计中测得1.00mol C6H6 (1)完全燃烧生成 H2O（1）和CO2 （g）时，放热3263.9KJ。计算恒压下1.00mol C6H6 (1)完全燃烧时的反应热效应。 解：C6H6完全燃烧时的反应式：C6H6(l)+7.5O2(g)=3H2O(l)+6CO2(g) 实验是在恒容条件下, 即 Q V=－3263.9KJ Δn=6-7.5= －1.5 据Q p= Q V +ΔnRT = －3263.9 + (－1.5) × 8.314 × 298 × 10 -3 = －3267.6(KJ·mol-1) 3．在弹式量热计里燃烧氮化铌反应为： NbN (s) + O2 (g) =Nb2O5 (s) + N2 (g) 在298下测得热力学能的变化为－712.97KJ.mol-1，求此反应的焓变。解：在弹式量热计里测量恒容反应热： Q V =ΔU = －712.97KJ·mol-1 Δn== － = － 据Q p = Q V +ΔnRT Q p = = －712.97+(－) × 8.314 × 298 × 10 –3 = －714.83(KJ·mol-1) 4.已知反应： A + B = C + D = －40.0 KJ·mol-1 C + D = E = +60.0 KJ·mol-1 试计算下列反应的 : （1）C + D = A + B （2）2C + 2D = 2A + 2B （3）A + B = E 解：（1）
(完整版)工程热力学教案1(05版)
教案 课程名称：工程热力学 所在单位：动力与能源工程学院 课程性质：专业基础课 授课学时：64学时（8学时实验） 授课专业：热能与动力工程，核工程与核技术，轮机工程授课学期：第3（或4）学期
严家騄，余晓福著. 水和水蒸汽热力性质图表. 北京：高等教育出版社，1995主要参考资料： 曾丹苓，敖越，朱克雄等编.工程热力学（第二版）北京：高等教育出版社，1986 朱明善，林兆庄，刘颖等. 工程热力学.北京：.清华大学出版社.1995 严家騄编著.工程热力学（第二版）.北京：高等教育出版社，1989 朱明善，陈宏芳.热力学分析.北京：高等教育出版社，1992 赵冠春，钱立仑.火用分析及其应用. 北京：高等教育出版社，1984
绪论 （课时1） 一、为什么学习“工程热力学” 热力学与专业培养目标的联系，说明学习工程热力学对本学科的重要性。 二、能量 能量的形式：?? ? ???→ ?? ? ???→ ?? ? ???→ ?? ? ???→ ?? ? ?? ????→ ???→ ??←??? ? ?? ?? ?? ??????→ ?? ?? ??????→? ? ????→ 燃烧 光热 转换热机 利用 发电机 聚变 裂变电动机 风 车 水 轮 机 光 电 转 换 化学能热能 太阳能热能 机械能 地热能热能 电能 原子能热能 风 能机械能 水力能机械能 太阳能 ? ? ? ? ? ? ? ?? → ? ? ? ? ? ? ? ???????? ? ????????????→?? 燃 料 电 池 直接应用 电能 化学能电能 由能量的形式，人类面临的能源形式说明工程热力学对于动力工程的重要性。 三、工程热力学的主要内容 热力学基本概念；热力学第一定律；气体和蒸汽的性质和基本热力过程；热力学第二定律；实际气体性质简介；气体和蒸汽的流动；压气机的热力过程；气体动力循环；蒸汽动力装置循环；制冷循环；理想气体混合物及湿空气；化学热力学基础。 四、热力学的研究方法 1. 宏观的研究方法（宏观热力学；经典热力学） 2. 微观的研究方法（微观热力学；统计热力学） 工程热力学主要应用宏观的研究方法，但有时也引用气体分子运动理论和统计热力学的基本观点及研究成果。 五、怎样学好工程热力学 强调到课率和作业的重要性。要求作业及时完成，不等不拖，说明考核方式。
(完整版)高中物理知识点总结：热力学基础
一. 教学内容：热力学基础 （一）改变物体内能的两种方式：做功和热传递 1. 做功：其他形式的能与内能之间相互转化的过程，内能改变了多少用做功的数值来量度，外力对物体做功，内能增加，物体克服外力做功，内能减少。 2. 热传递：它是物体间内能转移的过程，内能改变了多少用传递的热量的数值来量度，物体吸收热量，物体的内能增加，放出热量，物体的内能减少，热传递的方式有：传导、对流、辐射，热传递的条件是物体间有温度差。 （二）热力学第一定律 1. 内容：物体内能的增量等于外界对物体做的功W和物体吸收的热量Q的总和。 2. 表达式：。 3. 符号法则：外界对物体做功，W取正值，物体对外界做功，W取负值，吸收热量Q取正值，物体放出热量Q取负值；物体内能增加取正值，物体内能减少取负值。 （三）能的转化和守恒定律 能量既不能凭空产生，也不能凭空消失，它只能从一种形式转化为另一种形式或从一个物体转移到另一个物体。在转化和转移的过程中，能的总量不变，这就是能量守恒定律。 （四）热力学第二定律 两种表述：（1）不可能使热量由低温物体传递到高温物体，而不引起其他变化。
（2）不可能从单一热源吸收热量，并把它全部用来做功，而不引起其他变化。 热力学第二定律揭示了涉及热现象的宏观过程都有方向性。 （3）热力学第二定律的微观实质是：与热现象有关的自发的宏观过程，总是朝着分子热运动状态无序性增加的方向进行的。 （4）熵是用来描述物体的无序程度的物理量。物体内部分子热运动无序程度越高，物体的熵就越大。 （五）说明的问题 1. 第一类永动机是永远无法实现的，它违背了能的转化和守恒定律。 2. 第二类永动机也是无法实现的，它虽然不违背能的转化和守恒定律，但却违背了热力学第二定律。 （六）能源和可持续发展 1. 能量与环境 （1）温室效应：化石燃料燃烧放出的大量二氧化碳，使大气中二氧化碳的含量大量提高，导致“温室效应”，使得地面温度上升，两极的冰雪融化，海平面上升，淹没沿海地区等不良影响。 （2）酸雨污染：排放到大气中的大量二氧化硫和氮氧化物等在降水过程中溶入雨水，使其形成酸雨，酸雨进入地表、江河、破坏土壤，影响农作物生长，使生物死亡，破坏生态平衡，同时腐蚀建筑结构、工业装备、动力和通讯设备等，还直接危害人类健康。 2. 能量耗散和能量降退 （1）能量耗散：在能量转化过程中，一部分机械能转变成内能，而这些内能最终流散到周围的环境中，我们没有办法把这些流散的内能重新收集起来加以利用，这种现象叫做能量的耗散。 （2）能量降退：从可被利用的价值来看，内能较之机械能、电能等，是一种低品质的能量。能量耗散不会使能的总量减少，却会导致能量品质的降低。
工程热力学1_5章思考题解答汇总
思考题解答 第一章基本概念 1.闭口系与外界无物质交换，系统内质量将保持恒定，那么，系统内质量保持恒定的热力系 定是闭口系统吗？ 答：否。当一个控制质量的质量入流率与质量出流率相等时（如稳态稳流系统），系统内的质量将保持恒定不变。 O 一一 2.有人认为，开口系统中系统与外界有物质交换，而物质又与能量不可分割，所以开口系不 可能是绝热系。这种观点对不对，为什么？ 答：不对。绝热系”指的是过程中与外界无热量交换的系统。热量是过程量，是 过程中系统与外界间以热的方式交换的能量，过程一旦结束就无所谓热量”。物质并不拥有”热量。一个系统能否绝热与其边界是否对物质流开放无关 V平衡状态与稳定状态有何区别和联系，衡状态与均匀状态有何区别和联系 答：平衡状态”与稳定状态”的概念均指系统的状态不随时间而变化，这是它们的共同点；但平衡状态要求的是在没有外界作用下保持不变；而平衡状态则一般指在外界作用下保持不变，这是它们的区别所在。 4.倘使容器中气体的压力没有改变，试问安装在该容器上的压力表的读数会改变吗？绝对压力 计算公式
P = P b + P e (P > P b)；P = P b -P v (P < P b) 中，当地大气压是否必定是环境大气压？ 答：可能会的。因为压力表上的读数为表压力，是工质真实压力与环境介质压力之差。环境介质压力，譬如大气压力，是地面以上空气柱的重量所造成的，它随着各地的纬度、高度和气候条件不同而有所变化，因此，即使工质的绝对压力不变，表压力和真空度仍有可能变化。 准确地说，计算式中的P b应是环境介质”的压力，是当地”的，而不是随便的，任何别的意义上的大气压力”，或被视作不变的环境大气压力”。 5.温度计测温的基本原理是什么？ 答：温度计对温度的测量建立在热力学第三定律原理之上。它利用了温度是相互热平衡的系统所具有的一种同一热力性质”，这一性质就是温度”的概念。 6.经验温标的缺点是什么？为什么？ 答：由选定的任意一种测温物质的某种物理性质，采用任意一种温度标定规则所得到的温标称为经验温标。由于经验温标依赖于测温物质的性质，当选用不同测温物质制作温度计、采用不同的物理性质作为温度的标志来测量温度时，除选定的基准点外，在其它温度上，不同的温度计对同一温度可能会给出不同测定值(尽管差
大学物理2-1第九章(热力学基础)习题答案
大学物理2-1第九章(热力学基础)习题答案
习 题 九 9-1 一系统由图示的状态a 经acd 到达状态b ，系统吸收了320J 热量，系统对外作功126J 。 (1)若adb 过程系统对外作功 42J ，问有多少热量传入系统? (2)当系统由b 沿曲线ba 返回状态a ，外界对系统作功84 J ，试问系统是吸热还是放热? 热量是多少? [解] 由热力学第一定律A E Q +?= 得 A Q E -=? 在a
9-3 一定质量的理想气体的内能E 随体积的变化关系为E - V 图上的一条过原点的直线，如图所示。试证此直线表示等压过程。 [证明] 设此直线斜率为k ，则此直线方程为 kv E = 又E 随温度的关系变化式为T k T C M M E v mol '=?= 所以T k kV '= 因此C k k T V ='=(C 为恒量) 又由理想气体的状态方程知，C T pV '= (C '为恒量) 所以 p 为恒量 即此过程为等压过程。 9-4 2mol 氧气由状态1变化到状态2所经历的过程如图所示：(1)沿l →m →2路径。(2)1→2直线。试分别求出两过程中氧气对外作的功、吸收的热量及内能的变化。 [解] (1) 在1→m →2这一过程中，做功的大小为该曲线下所围的面积，氧气对外做负功。 ()()J V V P A 4 352 121101.81010013.1105020?-=???-?-=--= 由气体的内能公式T C E V ν=和理想气体的状态方程RT pV ν=得
工程热力学1
第1章基本概念 1．1 本章基本要求 深刻理解热力系统、外界、热力平衡状态、准静态过程、可逆过程、热力循环的概念，掌握温度、压力、比容的物理意义，掌握状态参数的特点。 1．2 本章难点 1．热力系统概念，它与环境的相互作用，三种分类方法及其特点，以及它们之间的相互关系。 2．引入准静态过程和可逆过程的必要性，以及它们在实际应用时的条件。 3．系统的选择取决于研究目的与任务，随边界而定，具有随意性。选取不当将不便于分析。选定系统后需要精心确定系统与外界之间的各种相互作用以及系统本身能量的变化,否则很难获得正确的结论。 4．稳定状态与平衡状态的区分：稳定状态时状态参数虽然不随时间改变，但是靠外界影响来的。平衡状态是系统不受外界影响时，参数不随时间变化的状态。二者既有所区别，又有联系。平衡必稳定,稳定未必平衡。 5．注意状态参数的特性及状态参数与过程参数的区别。 1．3 例题 例1：绝热刚性容器内的气体通过阀门向气缸充气。开始时气缸内没有气体,如图 1.1所示。气缸充气后,气体推动气缸内的活塞向上移动,如图1.2所示。设管道阀门以及气缸均可认为是绝热的。若分别选取开口系统与闭口系统,试说明它们的边界应该如何划定?这些系统与外界交换的功量与热量又如何? 解：(1)若以容器内原有的气体作为分析对象，属于闭口系统。容器放气前，边界如图1.1中的虚线所示。放气后边界如图1.2中的虚线所示。气体对活塞作的功W是闭口系统与外界交换的功量。气体通过活塞与外
界交换的热量Q是此闭口系统的传热量。 图1.1 图1.2 图1.3 图1.4 （2）若以容器放气后残留在容器内的气体作为分析对象，同样也是闭口系统。这时放气前的边界如图1.3中的虚线所示。放气后的边界如图1.4的虚线表示。残留气体对离开容器的那部分放逸气体所作的功，是本闭口系统与外界交换的功，残留气体与放逸气体之间交换的热量是本系统的传热量。 （3）类似地若以放逸气体为分析对象，同样也是闭口系统。其边界将如图1.3和图1.4中的点划线所示。此闭口系统与外界交换的功量除了与残留气体之间的功量(大小与第二种情况的相同，方向相反)外，还应包括对活塞所作的功。同样，除了与残留气体之间的传热量(大小与第二种情况的相同，方向相反)外，还应包括通过活塞与外界交换的热量。
热力学基本一章知识题解答
热力学基础一章习题解答 习题5—1 有两个相同的容器，容积固定不变，一个盛有氦气，另一个盛有氢气(看成刚性分子的理想气体)。它们的压强和温度都相等，现将5J 的热量传给氢气，使氢气温度升高，如果使氦气也升高同样的温度，则应向氦气传递的热量是：［ ］ (A) 6J 。 (B) 5J 。 (C) 3J 。 (D) 2J 解：两种气体的P 、V 、T 都相同，则它们的摩尔数μM 相同；又因为它们升高的温度T ?相同，根据等容过程的热量公式 T C M Q V V ?= μ 可知传递的热量与气体的定容摩尔热容量成正比，即 3 5 )23()25(22== = R R C C Q Q VHe VH He H 所以，应向氦气传递的热量是 J 355 3 532=?=?= H He Q Q 习题5─2 质量一定的理想气体，从相同的状态出发，分别经历等温过程、等 压过程和绝热过程，使其体积增加一倍。那么气体温度的改变（绝对值）在：［ ］ (A) 绝热过程中最大，等压过程中最小。(B) 绝热过程中最大，等温过程中最小。(C) 等压过程中最大，绝热过程中最小。(D) 等压过程中最大，等温过程中最小。 解：一定质量的理想气体的内能只是温度的单值函数，因此 )2(2 )(2)(121112212P P V i V P V P i T T C M E T V -=-= -= ?∝?μ 而三个过程的P 1相同，V 1也相同，欲比较T ?大小，只须比较P 2的大小即可。 由P ─V 图的过程曲线容易看出：等压过程的P 2最大，等温过程的P 2最小,故气体温度的改变（绝对值）在等压过程中最大，等温过程中最小。故选择答案(D)。 习题5─3 一定质量的理想气体分别由初态a 经①过程a →b 和初态a '经②过程a '→c →b 到
热力学基础一章习题解答
热力学基础一章习题解答 习题5—1 有两个相同的容器，容积固定不变，一个盛有氦气，另一个盛有氢气(看成刚性分子的理想气体)。它们的压强和温度都相等，现将5J 的热量传给氢气，使氢气温度升高，如果使氦气也升高同样的温度，则应向氦气传递的热量是：［ ］ (A) 6J 。 (B) 5J 。 (C) 3J 。 (D) 2J 解：两种气体的P 、V 、T 都相同，则它们的摩尔数μM 相同；又因为它们升高的温度T ?相同，根据等容过程的热量公式 可知传递的热量与气体的定容摩尔热容量成正比，即 所以，应向氦气传递的热量是 习题5─2 质量一定的理想气体，从相同的状态出发，分别经历等温过程、等压过程和绝热过程，使其体积增加一倍。那么气体温度的改变（绝对值）在：［ ］ (A) 绝热过程中最大，等压过程中最小。(B) 绝热过程中最大，等温过程中最小。 (C) 等压过程中最大，绝热过程中最小。(D) 等压过程中最大，等温过程中最小。 解：一定质量的理想气体的内能只是温度的单值函数，因此 而三个过程的P 1相同，V 1也相同，欲比较T ?大小，只须比较P 2的大小即可。由P ─V 图的过程曲线容易看出：等压过程的P 2最大，等温过程的P 2最小,故气体温度的改变（绝对值）在等压过程中最大，等温过程中最小。故选择答案(D)。 习题5─3 一定质量的理想气体分别由初态a 经①过程a →b 和初态a '经②过程a '→c →b 到 达相同的终态b ，如P —T 图所示，则两过程气体从外界吸收的热量Q 1、Q 2的关系为：［ ］ (A) Q 1<0，Q 1>Q 2。 (B) Q 1>0，Q 1>Q 2。 (C) Q 1<0，Q 1 热力学基础知识 一、复习提问（5'） 1．汽车空调系统发展的五个阶段？ 2．蒸发器在汽车内的布置形式？ 二、讲授内容（65'） 基础知识——热力学基础知识 一、热量Q 热传导过程中物体内能变化的量度。法定计量单位：焦耳。 制冷工程上，热量度量的基本单位：千瓦·小时。 1KW·h=3.6×106J 二、压力（压强） 压力：垂直作用物体表面的力。 压强：描述压力作用效果的物理量，定义：物体的单位面积上受到的压力。 国际单位：Pa。1Pa=1N/m2 大气压强：因空气有质量，空气也受重力，所以地球的大气对浸在它里面的物体也要产生压强。其本质是大量气体分子作无规则运动，不断碰撞器壁而产生，气体垂直作用在器壁单位面积上的平均压力称为气体的压强。 温度不变时，一定质量的气体，体积减小，压强增加；体积增大，压强减小。 大气压随天气变化：冬高夏低，晴高阴低。 大气压随高度变化：在海拔2000m内，每升高12m，大气压降低133Pa。（即1mmHg） 标准大气压atm：指450纬度外，气温为00C时，空气对每平方厘米海平面的压力。相当于760mmHg的大气压。 凡地面上的东西，都承受着一个标准大气压，相当于 101.325KPa。 提问：生活中大气压应用的例子。虹吸，高原大气压力小，空气稀薄，应加大点火提前角。 三、真空与真空度 真空：低于标准大气压的气体与标准大气压下的气体状态相比较，单位体积中气体分子数目减少了的一种现象。 注意：真空是一个相对的慨念，绝对真空是不存在的。 真空度：表示实现真空的程度。真空度越大，意味着单位体积中气体分子数减少越多，即压强也减少越多。 提问：如何表示真空度？ 真空度是以气体压强大小来表示的。当达到标准大气压时，真空“消失”，高于标准大气压时，用“正压”表示，低于标准大气压时，用“负压”表示。 工程热力学第三版 沈维道蒋智敏童钧耕合编 第一章基本概念 从燃料燃烧中得到热能,以及利用热能得到动力的整套设备(包括辅助设备) , 统称热能动力装置。热能动力装置可分为蒸汽动力装置及燃气动力装置。 热能和机械能相互转化的媒介物质叫做工质; 把工质从中吸取热能的物系叫做热源, 或称高温热源; 把接受 工质排出热能的物系叫做冷源,或称低温热源。 热能动力装置的工作过程可概括成:工质自高温热源吸热, 将其中一部分转化为机械能而作功,并把余下部分传给低温热源。 被人为分割出来作为热力学分析对象的有限物质系统叫做热力系统, 周围物体统称外界。系统和外界之间的分界面叫做边界。 闭口系统:热力系统和外界只有能量交换而无物质交换。闭口系统内的质量保持恒定不变,所以闭口系统又叫做控制质量。稳定流动系统内质量也保持恒定 开口系统:热力系统和外界不仅有能量交换而且有物质交换。开口系统中的能量和质量都可以变化, 但这种变化通常是 在某一划定的空间范围内进行的,所以开口系统又叫做控制容积, 或控制体。 绝热系统:热力系统和外界无热量交换。(绝热系的绝热是指热能单独通过系统边界进行传递（传热量），随物质进出的热力学能不在其中。)孤立系统:热力系统和外界既无能量交换又无物质交换。孤立系统的一切相互作用都发生在系统内部。 热力工程中,最常见的热力系是由可压缩流体(如水蒸气、空气、燃气等) 构成的。这类热力系若与外界可逆的功交换只有体积变化功(膨胀功或压缩功) 一种形式,则该系统称为简单可压缩系。工程热力学讨论的大部分系统都是简单可压缩系。 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。描述工质所处状态的宏观物理量称为状态参数。状态参数一旦完全确定, 工质的状态也就确定了,因而状态参数是热力系统状态的单值函数, 它的值取决于给定的状态,而与如何达到这一状态的途径无关。状态参数的这一特性表现在数学上是点函数,其微元差是全微分, 而全微分沿闭合路线的积分等于零。研究热力过程时, 常用的状态参数有压力p、温度T、体积V、热力学能(以前称为内能) U、焓H 和熵S, 其中压力、温度及体积可直接用仪器测量,使用最多, 称为基本状0，Q 1
0，因此Q 1=△E >0；a '→c →b 过程满足Q 2=△E +A T ，因为A T <0，故有Q 2
?E ；与此同时，气体体积增加，对外作功，0>A 。由热力学第一定律，该过程Q >0是吸热过程。另外，B →C 过程是等容过程，A =0，同时温度降低，0
热力学基础知识
工程热力学 第一章1整理知识点第三版