1、第二章 能量轉(zhuǎn)換的基本概念 和基本定律第一節(jié) 基本概念一 熱力系和工質(zhì) 1、熱力系 熱力學(xué)中所研究的對象稱為熱力學(xué)系統(tǒng)，簡稱熱力系。常見的熱力系 (1)、閉口系：熱力系與外界沒有物質(zhì)交換。（C.M) (2)、開口系：熱力系與外界有物質(zhì)交換。 (C.V) (3)、絕熱系：熱力系與外界無熱量交換。 (4)、孤立系：熱力系與外界既無能量交換又無物質(zhì)交換。 (5)、簡單可壓縮系：熱力系與外界只有一種體積變化功的交換。 (6)、熱源：無限大的熱庫，吸入熱量和放出熱量后，溫度不變。熱力系邊界的特點(diǎn)固定邊界移動(dòng)邊界真實(shí)的邊界界面假想的空間界面2、工質(zhì) 實(shí)現(xiàn)能量相互傳遞與轉(zhuǎn)換的物質(zhì)（介質(zhì)）稱為工質(zhì)。 如：水蒸

2、汽、 內(nèi)燃機(jī)中工作的燃?xì)?制冷劑 常用的氣態(tài)物質(zhì)等。二 平衡狀態(tài)及基本狀態(tài)參數(shù)1、平衡狀態(tài) 在沒有外界影響的條件下，熱力系的宏觀性質(zhì)不隨時(shí)間變 化的狀態(tài)稱為平衡狀態(tài)（平衡態(tài)）。 若系統(tǒng)的各部分之間沒有熱量傳遞,則系統(tǒng)處于熱平衡. 若系統(tǒng)的各部分之間沒有相對位移,則系統(tǒng)處于力平衡. 處于平衡態(tài)的熱力系，各處應(yīng)具有均勻一致的溫度、壓力等宏觀物理量。 實(shí)現(xiàn)熱力平衡態(tài)的條件（無化學(xué)反應(yīng)等其它不平衡勢）： 溫度平衡（熱平衡）。 壓力平衡（力平衡）。 處于平衡態(tài)的熱力系可用確定的壓力、溫度等宏觀的物 理量來描述。 2、狀態(tài)參數(shù)及其特點(diǎn)狀態(tài)參數(shù)； 描述熱力系統(tǒng)所外狀態(tài)的宏觀物理量。狀態(tài)參數(shù)的特征： 只取決于

3、狀態(tài)，與過程（路徑）無關(guān)。 數(shù)學(xué)特征 強(qiáng)度量狀態(tài)參數(shù)： 與系統(tǒng)內(nèi)所含工質(zhì)數(shù)量無關(guān)的狀態(tài)參數(shù)。 廣延量狀態(tài)參數(shù)： 與系統(tǒng)內(nèi)所含工質(zhì)數(shù)量有關(guān)的狀態(tài)參數(shù)。3、基本狀態(tài)參數(shù)(1)、比體積 單位 m3/kg 密度 (2)、壓力（壓強(qiáng)） 單位：Pa壓力的國際制單位： 1 MPa = 103 kPa = 106 Pa其它非國際制壓力單位： 標(biāo)準(zhǔn)大氣壓 atm： 1 atm = 101325 Pa 工程大氣壓 at (kgf/cm2);： 1 at = 9.8067104Pa 巴 bar，毫巴mbar 1 bar 1000 mbar105 Pa 毫米汞柱 mmHg： 1mmHg133.32 Pa 毫米水柱 m

4、mH2O： 1mmH2O9.8067 Pa 壓力的測量（1） 當(dāng) p pb 時(shí) ，p = pb + pg p g 稱為表壓（壓力表） 當(dāng) p 0; 極限情況（發(fā)生可逆變化）熵保持不變, dSiso =0;使孤立系熵減小的過程不可能出現(xiàn)。簡言之，孤立系統(tǒng)的嫡可以增大或保持不變，但不可能減少。這一結(jié)論即孤立系統(tǒng)熵增原理，簡稱熵增原理。 注意：熵增原理只適用于孤立系統(tǒng)。至于非孤立系，或者孤立系中某個(gè)物體，它們在過程中可以吸熱也可以放熱，所以它們的熵既可能增大、可能不變，也可能減小。 熵增原理的實(shí)質(zhì)一、熵增原理闡明了過程進(jìn)行的方向，即dSiso0 。二、 熵增原理指出了熱過程進(jìn)行的限度，即dSiso0

5、 。 三、熵增原理揭示了熱過程進(jìn)行的條件（孤立系的熱過程中 有部分物體熵減小，必有部分物體的熵增大的相伴隨）。 熵增原理全面地、透徹地揭示了熱過程進(jìn)行的方向、限度和條件，這些正是熱力學(xué)第二定律的實(shí)質(zhì)。由于熱力學(xué)第二定律的各種說法都可以歸結(jié)為熵增原理，又總能將任何系統(tǒng)與相關(guān)物體、相關(guān)環(huán)境一起歸人一個(gè)孤立系統(tǒng)，所以可以認(rèn)為式(5一20a)，即 是熱力學(xué)第二定律數(shù)學(xué)表達(dá)式的一種最基本的形式。熱力學(xué)第二定律數(shù)學(xué)表達(dá)式六 熵產(chǎn)與作功能力損失 由于摩擦等耗散效應(yīng)而損失的機(jī)械功稱耗散功，以Wl表示。當(dāng)孤立系統(tǒng)內(nèi)部存在不可逆耗散效應(yīng)時(shí)，耗散功轉(zhuǎn)化為熱量，稱為耗散熱，以Qg表示。這時(shí)Qg= Wl ,它由孤立系內(nèi)

6、某個(gè)(或某些)物體吸收，引起物體的熵增大，稱為熵產(chǎn)Sg。可逆過程因無耗散熱，故熵產(chǎn)為零。設(shè)吸熱時(shí)物體溫度為T,則 耗散功轉(zhuǎn)化的熱能，如果全部被一個(gè)溫度與環(huán)境溫度T0相同的物體吸收，它將不再具有作出有用功的能力，或者說作功能力喪失殆盡。作功能力損失以I表示,d IWI。因而，可得出孤立系統(tǒng)的熵增與作功能力損失（亦即后文的煙損失）的關(guān)系為七 熵方程一、閉口系的熵方程二、開口系的熵方程穩(wěn)定流動(dòng)時(shí)或?qū)懗蓪τ?kg工質(zhì)對于絕熱過程八 熱量的可用能（火用）與不可用能（火無） 熱量中能最大可能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能（或功）的部分稱為熱量中的火用（有效能、可用能）； 無論怎樣都不能轉(zhuǎn)變?yōu)楣Φ牟糠址Q為熱量中的火無（無效能、不可用能）。1、恒溫?zé)嵩捶懦鰺崃康幕鹩脽崃縌中的可用能為熱量Q中的不可用能為在Ts圖上可用面積表法2、變溫?zé)嵩捶懦鰺崃康幕鹩脽崃縌中的可用能為熱量Q中的不可用能為同樣3、冷