工程熱力學(xué)概念公式工程熱力學(xué)概念公式第一部分（第一章～第五章)一、概念（一）基本概念、基本術(shù)語1、工程熱力學(xué)：工程熱力學(xué)是從工程的觀點出發(fā)，研究物質(zhì)的熱力性質(zhì)、能量轉(zhuǎn)換以及熱能的直接利用等問題。2、熱力系統(tǒng)：通常根據(jù)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(xué)研究對象。這種空間內(nèi)的物質(zhì)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(zhì)穿過邊界的系統(tǒng)稱為閉口系統(tǒng)。系統(tǒng)內(nèi)包含的物質(zhì)質(zhì)量為一不變的常量，所以有時又稱為控制質(zhì)量系統(tǒng)。4、開口系統(tǒng)：有物質(zhì)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(zhì)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(xiàn)的工質(zhì)熱力性質(zhì)的總狀況,稱為工質(zhì)的熱力狀態(tài)，簡稱為狀態(tài)。8、狀態(tài)參數(shù)：我們把描述工質(zhì)狀態(tài)特性的各種物理量稱為工質(zhì)的狀態(tài)參數(shù)。910、廣延性狀態(tài)參數(shù)：在給定的狀態(tài)下,凡與系統(tǒng)內(nèi)所含物質(zhì)的數(shù)量有關(guān)的狀態(tài)參數(shù)稱為廣延性參數(shù)。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(shù)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、熱力過程:把工質(zhì)從某一狀態(tài)過渡到另一狀態(tài)所經(jīng)歷的全部狀態(tài)變化稱為熱力過程。131415、熱力循環(huán)：把工質(zhì)從某一初態(tài)開始，經(jīng)歷一系列狀態(tài)變化,最后又回復(fù)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(zhuǎn)換功的經(jīng)濟性指標(biāo)用循環(huán)熱效率表示，循環(huán)熱效率等于循環(huán)中轉(zhuǎn)換為功的熱量除以工質(zhì)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(dá)為：①所有工作于同溫?zé)嵩磁c同溫冷源之間的一切熱機，以可逆熱機的熱效率為最高.②在同溫?zé)嵩磁c同溫冷源之間的一切可逆熱機，其熱效率均相等。19（不可逆過程）或不變（可逆過程（二）與工質(zhì)性質(zhì)有關(guān)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稱為壓力（又稱壓強。3、比容：單位質(zhì)量工質(zhì)所占有的容積稱為工質(zhì)的比容。451K所吸收或放出的熱量,稱為該物體的比熱，即cq.dT6、定容比熱：在定容情況下，單位物量的氣體，溫度變化1K所吸收或放出的熱量，稱為該氣體的定容比熱，q即c v。v dT7、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(nèi)能，使其溫度升高，部q分用于推動活塞升高而對外作膨脹功。即：c p。p dT(三）與能量有關(guān)的概念1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(增大或縮小)而通過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(zhì)流動而傳遞的功.5、技術(shù)功：技術(shù)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(xué)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(nèi)部儲存能和外部儲存能之分。8、內(nèi)部儲存能：儲存于系統(tǒng)內(nèi)部的能量，它與系統(tǒng)內(nèi)工質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)及微觀運動形式有關(guān)，稱為內(nèi)能(或內(nèi)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(guān)的能量,稱為外儲存能。10hupv。對于流動工質(zhì)，焓具有能量意義，它表示流動工質(zhì)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(zhì),因pv不是流動功，焓只是一個復(fù)合狀態(tài)參數(shù)，沒有明確的物理意義。11、熵：熵是一種廣延性的狀態(tài)參數(shù)。熵的定義式ds的熱量與熱力學(xué)溫度的比值。1—5（1、理想氣體狀態(tài)方程

Qre，即熵的變化等于可逆過程中系統(tǒng)與外界交換T①pvRT (1kg物量表示的狀態(tài)方程式）②PVmRT （mkg 物量表示的狀態(tài)方程式）③pVM

RT （1kmol物量表示的狀態(tài)方程式pVnR0

T （nkmol物量表示的狀態(tài)方程式)2、熱力學(xué)第一定律(1）閉口系統(tǒng)能量方程①quw (任何工質(zhì)，任何過程）②qdu(任何工質(zhì)，任何過程）2③qdupdv (可逆過程） ④qupdv （可逆過程）1開口系統(tǒng)能量方程Qh1c2gz

mh1c2

W dE2 2

2 2 1 2

1

net cv開口系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)穩(wěn)流能量方程①qhwt

（任何工質(zhì)，任何過程）②qdhwt

（任何工質(zhì)，任何過程）2③qdhvdp (可逆過程） ④qhvdp （可逆過程）13、熱力學(xué)第二定律①Q(mào)T

0 SQTr

（閉口系統(tǒng)）③S S （閉口系統(tǒng)）④S 0 （孤立系統(tǒng)或閉口絕熱系統(tǒng)）f g iso（二）基本公式1、溫度tT273.152、循環(huán)效率 w q

q q2 2

q q 2 2

q q① 0 1q

1q

② 1 w q

③ 1 12 w qq1 1

0 1

0 1 23、理想氣體比熱①cq ②c'Mc

③cMc ④c

R (梅耶公式）dT 22.4

M p vc c' Mc

R i i2⑤

p p

?c

⑦c ⑧Mc R ⑨Mc Rc c' Mcv v

v

p

v 2

p 2 04、系統(tǒng)總儲存能eue ek p

u1c2

gz5、理想氣體內(nèi)能變化①ducv

dT （理想氣體任何過) ②u2cv1

dT （）6、理想氣體焓變計算dh

dT （理想氣體，任何過程） ②h2p1

dT（同）p7、理想氣體熵變計算①scv

Tln T1

Rln 2 ②scvv v1

Tln T1

Rlnp2 ③p1s

lnv2clnp2 8。膨脹功①wpdv ②w

pdv（僅適用于可逆過2p v v p21 1 19、流動功wf10、技術(shù)功1

pv ②

pv pv （移動工質(zhì)進、出控制體凈流動功）f 22 111①w t

c22

gzws

（任何工質(zhì),任何過程)②wt

dc2gdz2

（任何工質(zhì),任何過程）③wt

vdp （可逆過程） ④wt

2vdp (可逆過程）111、熱量①qTds ②q

2Tds 12、多變指數(shù)n

ln(p2

/p1

13、多變比熱c

ncln(vpzzpzzp1

/v2

n n1 v14、活塞式壓氣機余隙百分比c16、卡諾循環(huán)熱效率

V3VV31

100% 15、多級壓氣機每級升壓比 T T q q T211211①t,c

1 2T1

②1,c

TT1 2

③2,c

1w0

qq1

TT1 217、作功能力損失 ①LTS0 g

②Liso

TS0

iso18、熵方程①

S Ssys f

（閉口系統(tǒng)） ②sg

s ss2 1

(穩(wěn)態(tài)穩(wěn)流的開口系統(tǒng))（三）導(dǎo)出公式1、多變過程的過程方程式pvnConst2、多變過程初、終狀態(tài)參數(shù)間的關(guān)系p v n

T

n1①2 1

（pvn

定值)②

2 1

（Tvn1定值）p v T v1 2 1 2T

n1 T③2

2n（

定值）T p1 1

n1n3、膨脹功w2pdv1 1 (pvpv)n1 11 221

4、技術(shù)功w

nw R(TT) tn11

1 2 p n1nn n1

2 5。熱量

1p1 pR 1q c

T)

T)cT) c

T)n v 2 1

n1 1 2

v 2 1

n1 v 2 1nc(TT)c(TT)n1 v 2 1

n 2 1第二部分水蒸氣一、概念1、汽化：物質(zhì)由液相轉(zhuǎn)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(nèi)部的汽化過程，它只能在達(dá)到沸點溫度時才會發(fā)生。2、凝結(jié)：物質(zhì)由氣相轉(zhuǎn)變?yōu)橐合嗟倪^程,稱為凝結(jié).3、水蒸氣的飽和狀態(tài)：液體汽化和氣體凝結(jié)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1kg飽和液體轉(zhuǎn)變成同溫度的干飽和蒸汽所需要的熱量.5、干度：單位質(zhì)量濕蒸汽中所含干飽和蒸汽的質(zhì)量叫作濕飽和蒸汽的干度。6、臨界點：當(dāng)溫度超過一定值tc

時，液相不可能存在，而只可能是氣相。tc

稱為臨界溫度,與臨界溫度相對應(yīng)的飽和壓力pc

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(dāng)壓力高于臨界壓力時,液-汽兩相的轉(zhuǎn)變不經(jīng)歷兩相平衡共存的飽和狀態(tài)，在定壓下液—汽兩個相區(qū)不存明顯的、確定的界線。臨界參數(shù)是物質(zhì)的固有常數(shù)。 公式v1。干度x mv

2yxy(1xyy'xyy')m mf v②x

yy'yy

3、汽化潛熱 rTs

(s"s')h"h'一、概念 第三部分濕空氣1、未飽和空氣:由干空氣與過熱水蒸氣（狀態(tài)點a）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）測得的溫度就是干球溫度。4、露點溫度：露點溫度td

pv

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_(dá)到飽和狀態(tài)時所對應(yīng)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(zhì)量，稱為濕空氣的絕對濕度。8、相對濕度：濕空氣的絕對濕度v

與同溫度下飽和空氣的飽和絕對濕度s

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(zhì)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d與同溫下飽和空氣的含濕量d，的比值稱為飽和度.11、濕空氣的容積：濕空氣的容積是Tp下，1kg空氣和水蒸氣所占有的容積,即12干空氣的焓和的總和。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

1000hh12dd122

1000d

(kJ/kg.熱濕比在hd圖上反映了過程線的傾斜度，因此,也稱角系數(shù)。二、公式1、濕空氣的總壓力 pp pa v2MrMa a

rM v v

paM B a

pM vB vv

Bp pvM vMB a B m p p3絕對濕度 ①

v v (kg/m3) ② s (kg/m3)v V Rv

s RTvp4、相對濕度v vp ps s

5、含濕量（比濕度)d622

pBvvv

pBs

(g/