工程熱力學(xué)教案1(05版)

教案核技術(shù)，輪機(jī)工程教學(xué)基本進(jìn)度說明1~23~45~67~89~1011~1213~1415~1617~1819~2021~2223~2425~2627~2829~3031~3233~3435~3637~3839~4041~42(2)；活塞式內(nèi)燃機(jī)各種理想循環(huán)的熱力學(xué)比較43~4445~4647~4849~5051~5253~5455~5657~5859~6061~6263~64工程熱力學(xué)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)教材：沈維道，蔣志敏，童鈞耕合編.工程熱力學(xué)(第四版)北京：高等教育出版社，2001嚴(yán)家騄，余曉福著.水和水蒸汽熱力性質(zhì)圖表.北京：高等教育出版社，1995曾丹苓，敖越，朱克雄等編.工程熱力學(xué)(第二版)北京：高等教育出版社，1986嚴(yán)家騄編著.工程熱力學(xué)(第二版).北京：高等教育出版社，1989朱明善，陳宏芳.熱力學(xué)分析.北京：高等教育出版社，19921緒論(課時(shí)1)為什么學(xué)習(xí)“工程熱力學(xué)”熱力學(xué)與專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)的聯(lián)系，說明學(xué)習(xí)工程熱力學(xué)對(duì)本學(xué)科的重要性。能量的形式：電能))直接應(yīng)用力學(xué)對(duì)于動(dòng)力工程的重要性。三、工程熱力學(xué)的主要內(nèi)容律；實(shí)際氣體性質(zhì)簡介；氣體和蒸汽的流動(dòng)；壓氣機(jī)的熱力過程；氣體動(dòng)力循環(huán)；蒸汽動(dòng)力裝置循環(huán)；制冷循環(huán)；理想氣體混合物及濕空氣；化學(xué)熱力學(xué)基礎(chǔ)。1.宏觀的研究方法(宏觀熱力學(xué)；經(jīng)典熱力學(xué))2.微觀的研究方法(微觀熱力學(xué)；統(tǒng)計(jì)熱力學(xué))的基本觀點(diǎn)及研究成果。程熱力學(xué)強(qiáng)調(diào)到課率和作業(yè)的重要性。要求作業(yè)及時(shí)完成，不等不拖，說明考核方式。2熱力系統(tǒng)邊界熱力系統(tǒng)熱力系統(tǒng)邊界熱力系統(tǒng)邊界制冷空調(diào)燃?xì)廨啓C(jī)(課時(shí)2)一、基本要求1.掌握工程熱力學(xué)中的一些基本概念(熱力系，平衡態(tài)，準(zhǔn)平衡過程，可逆過程)；2.掌握狀態(tài)參數(shù)的特征，基本狀態(tài)參數(shù)的定義和單位；3.掌握熱量和功量過程量的特征，正確理解并運(yùn)用可逆過程的熱量、功量的計(jì)算。二、本章重點(diǎn)和難點(diǎn)1.必須正確理解一些重要的概念：平衡狀態(tài)，準(zhǔn)平衡過程，可逆過程；2.區(qū)分狀態(tài)量和過程量的特征。(|蒸汽動(dòng)力裝置|工質(zhì)——實(shí)現(xiàn)熱能和機(jī)械能相互轉(zhuǎn)換的媒介物質(zhì)(workingsubstance)；高溫?zé)嵩础べ|(zhì)從中吸取熱能的物質(zhì)；低溫?zé)嵩础邮芄べ|(zhì)排出熱源的物質(zhì)；總結(jié)熱能動(dòng)力裝置的工作特點(diǎn)(體現(xiàn)工程熱力學(xué)的研究方法)或冷卻水媒介物質(zhì)做功源傳遞，這種被人為分割出來作為熱力學(xué)分析對(duì)象的有限物質(zhì)系統(tǒng)叫做熱力系統(tǒng)。汽輪汽輪機(jī)W1冷凝器2泵過熱器鍋爐3(閉口系統(tǒng)|開口系統(tǒng)(1)結(jié)合思考題1：閉口系與外界物物質(zhì)交換，系統(tǒng)內(nèi)質(zhì)量保持恒定，那么系統(tǒng)內(nèi)質(zhì)量保持恒定的熱力系一定是閉口系統(tǒng)嗎(開口系中的質(zhì)量是否就一定是變化的)？注意區(qū)分開口系與閉口系的主要因素為：區(qū)分是閉口系統(tǒng)還是開口系統(tǒng)的依據(jù)是有沒有質(zhì)量跨越系統(tǒng)的邊界，而不是系統(tǒng)中質(zhì)量的數(shù)量是否變化。(2)“絕熱”的概念：由于溫差而傳遞的能量(3)孤立系的取法與意圖，在此處闡明孤立系是一個(gè)理想化的概念。是為了研究問題 系統(tǒng)內(nèi)部各子系統(tǒng)之間可以有各種相互作用，而孤立系統(tǒng)與外界之間則無任何.熱力系的選取系統(tǒng)與外界的分界面二、邊界(Boundary/Controlsurface系統(tǒng)與外界的分界面三、外界(Surrounding)流體流體分析打基礎(chǔ)。冷流體冷流體以換熱器和高壓鍋中的熱力傳遞為例，1.3工質(zhì)的熱力學(xué)狀態(tài)及其基本狀態(tài)參數(shù)熱力學(xué)狀態(tài)的定義質(zhì)狀態(tài)參數(shù)的性質(zhì)4達(dá)到這一狀態(tài)的途徑無關(guān)。狀態(tài)參數(shù)的這一特性表現(xiàn)在數(shù)學(xué)上是點(diǎn)函數(shù)，其微j2dX=X-X=X21121強(qiáng)度量——壓力和溫度這兩個(gè)參數(shù)與系統(tǒng)質(zhì)量的多少無關(guān)，稱為強(qiáng)度量；注：熱力學(xué)的廣延量用大寫字母表示，其比參數(shù)(單位質(zhì)量的體積v、熱力學(xué)能u、焓熱熱冷在此處插入熱力學(xué)第零定律，使熱力學(xué)體系更加完善。溫度是物質(zhì)微粒熱運(yùn)動(dòng)激烈程度的標(biāo)志。溫度是利用溫度計(jì)來測量的。結(jié)合思考題，說明溫度計(jì)的測溫原理：(思考題5)溫標(biāo)——溫度的數(shù)值表示法。5幾種類型的溫度計(jì)及其測量屬性溫度溫度計(jì)測溫屬性氣體溫度計(jì)壓力或體積液體溫度計(jì)體積電偶熱電動(dòng)勢磁溫度計(jì)磁化率光學(xué)溫度計(jì)輻射強(qiáng)度00結(jié)合(思考題6)說明經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo)的缺點(diǎn)，引出熱力學(xué)溫標(biāo)。攝氏溫度與熱力學(xué)溫度的關(guān)系ppbppepb0ppvppvpbp2.壓力的測量。通過測壓元件的圖例和工作情況說明壓力計(jì)所測得的壓力是工質(zhì)的真實(shí)壓力(或稱絕對(duì)壓力)與環(huán)境介質(zhì)壓力之差，叫做表壓力或真空度。(理解思考題4)；對(duì)6的歷史的學(xué)科，但其依然充滿活力，增加研究興趣說明：1不受外界影響是指與外界既沒有能量交換，也沒有物質(zhì)交換，但重力場的影2始終保持不變，是指系統(tǒng)參數(shù)不隨時(shí)間變化；平衡包括3熱平衡，組成熱力系統(tǒng)的各部分之間沒有熱量的傳遞；4力平衡，各部分之間沒有相對(duì)位移，系統(tǒng)就處于力的平衡。5化學(xué)平衡，沒有化學(xué)反應(yīng)6相平衡：沒有相的遷移。實(shí)現(xiàn)平衡狀態(tài)的充要條件：THTL銅棒力設(shè)備進(jìn)行研究時(shí)應(yīng)視之為穩(wěn)定系統(tǒng)換熱器在設(shè)計(jì)工況下工作時(shí)各點(diǎn)狀態(tài)也不隨時(shí)間而變。說明：1.穩(wěn)定狀態(tài)的特征，各狀態(tài)點(diǎn)或各點(diǎn)狀態(tài)的周期性變化規(guī)律不隨時(shí)間而變；2.各點(diǎn)狀態(tài)可能不同，即系統(tǒng)內(nèi)部的狀態(tài)可能并不均勻。穩(wěn)定狀態(tài)與平衡狀態(tài)是不同的概念既強(qiáng)調(diào)不隨時(shí)間而變，也強(qiáng)調(diào)不隨時(shí)間而變的條件，即在不受外界影響的條件下。7以例子說明如何區(qū)分平衡與穩(wěn)定，平衡與均勻兩種概念。THL說明：由此例可見要注意區(qū)分穩(wěn)定與平衡兩種不同的概念。穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)狀態(tài)參數(shù)雖不狀態(tài)，兩者有所區(qū)別，但又有聯(lián)系——平衡必穩(wěn)定，穩(wěn)定未必平衡。例1.4一剛性絕熱容器內(nèi)充有水和水蒸氣混合物，他們的溫度和壓力分別相等，不隨時(shí)間而變化，試問汽水混合物是否已處于平衡狀態(tài)。說明：本例說明，處于熱力平衡狀態(tài)的系統(tǒng)內(nèi)部各種參數(shù)未必都是均勻的，即均勻必平衡，平衡未必均勻。當(dāng)然對(duì)于單相物質(zhì)組成的系統(tǒng)，均勻必平衡，平衡也必均勻。判斷題：均勻必平衡，平衡也必均勻。等。例1.5試說明平衡狀態(tài)的特征及其實(shí)現(xiàn)的條件？強(qiáng)調(diào)：只有平衡狀態(tài)才能用狀態(tài)參數(shù)圖上的一點(diǎn)表示，不平衡狀態(tài)因系統(tǒng)各部分的物理量一般不相同，在坐標(biāo)圖上無法表示。二、準(zhǔn)平衡(靜態(tài))過程1.準(zhǔn)靜態(tài)過程準(zhǔn)靜態(tài)過程。8l變化速度足夠慢)l變化速度足夠慢)足夠的時(shí)間恢復(fù)平衡(工質(zhì)和外界之間的壓力 (extA)extA差為無限小，即：Ap=p-(|p+F)|)0 (extA)extA氣體工質(zhì)和外界溫差為無限小，即AT=T-T)0或T)Textext實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)平衡過程條件歷的都是平衡狀態(tài)，因而可以用狀態(tài)參數(shù)程中的每個(gè)狀態(tài)，也可以用狀把該過程表示出來。這樣，我們就可以運(yùn)用數(shù)學(xué)工具對(duì)系統(tǒng)的準(zhǔn)靜態(tài)過程進(jìn)行詳盡的2.工程實(shí)際說明pp3,v3,二、可逆過程和不可逆過程pp3,v3,統(tǒng)實(shí)現(xiàn)可逆過程的條件是什么)①可逆過程必須是準(zhǔn)靜態(tài)過程，即必須在勢差足夠小、變化足夠慢的條件下進(jìn)行。這②可逆過程中不存在任何耗散效應(yīng)，如摩擦、擾動(dòng)、電阻、永久變形等等，耗散效應(yīng)程也可定義為：可逆過程是無耗散效應(yīng)的準(zhǔn)靜態(tài)過程。注意：對(duì)可逆過程定義的說明重申熱力學(xué)的研究方法。課后思考題1.判斷下列過程中那些是可逆的、不可逆的，可以是可逆的，并扼要說明不可逆的原因。(1)對(duì)剛性容器內(nèi)的水加熱使其在恒溫下蒸發(fā)。(2)對(duì)剛性容器內(nèi)的水做功使其在恒溫下蒸發(fā)。9(3)對(duì)剛性容器中的空氣緩慢加熱使其從50℃升溫到100℃。(4)定質(zhì)量的空氣在無摩擦、不導(dǎo)熱的氣缸和活塞中被慢慢壓縮。(5)100℃的蒸汽流與25℃的水流絕熱混合。1.功的定義和單位式中：6W——微小功量(并非全微分)。1則比功為Ww=J/kgm單位時(shí)間內(nèi)完成的功稱為功率，單位為W，p按照功的力學(xué)定義，工質(zhì)推動(dòng)活塞移動(dòng)距離vdV——工質(zhì)體積微元變化量。1程功的數(shù)值；1-21m2過程依相反方向2－1進(jìn)行時(shí)，同樣可得22應(yīng)用功量公式應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：1.功量正負(fù)號(hào)規(guī)定(一定重點(diǎn)強(qiáng)調(diào))。由公式可知，也各不相同。5.此公式適用于任何工質(zhì)。流動(dòng)工質(zhì)在準(zhǔn)靜態(tài)過程中所做的膨脹功也可用此式計(jì)算。6.準(zhǔn)靜態(tài)過程的膨脹功和壓縮功，可用系統(tǒng)內(nèi)部的參數(shù)描述，無須考慮外界的情況，7.閉口系工質(zhì)在膨脹過程中所作的功并不全部用來輸出作有用功，它一部分因摩擦而W=WWWur13.廣義功(簡介)1.定義：熱力學(xué)中把熱量定義為熱力系和外界之間僅僅由于溫度的不同而通過邊界分系不可能是絕熱系。對(duì)不對(duì)，為什么？*(此處重點(diǎn)闡述過程量的特點(diǎn))從對(duì)功和熱量的定義可以看出，熱量和功都是能量傳遞過程就沒有功和熱量。說物系在某一狀態(tài)下有多少功或多少熱量，顯然是毫無意義的、2.準(zhǔn)靜態(tài)過程中熱量的計(jì)算公式TT2s12說明：1.熱量正負(fù)號(hào)規(guī)定。體系吸熱，熱量為正；體系放熱，熱量為負(fù)。量的大小也各不相同。而且不能用Ts圖來表示該過程，對(duì)于不可逆過程得熱量必須用其它方法來計(jì)算。環(huán)。循環(huán)分類。正向循環(huán)也叫熱動(dòng)力循p11abwnet2mnvT4cd3f循環(huán)凈功：w=2正向循環(huán)的經(jīng)濟(jì)性用熱效率n來衡量。n=循環(huán)收益——循環(huán)凈功＝wnettt花費(fèi)代價(jià)——工質(zhì)吸熱量q1n愈大，即吸入同樣的熱量q時(shí)得到的循環(huán)功w愈多，它表明循環(huán)的經(jīng)濟(jì)性愈好。t1netw熱泵系數(shù)(供熱系數(shù))c'=q1wp11abwnet2mnvTc3e4dfs基本術(shù)語和基本概念：熱力系、平衡態(tài)、準(zhǔn)靜態(tài)過程、可逆過程。態(tài)過程實(shí)現(xiàn)的條件。件。質(zhì)、定義、單位；熱量和功量的特征以及可逆過程的熱量和功量的計(jì)算。微元過程注意問題有限過程12111熱力循環(huán)的分類及評(píng)價(jià)指標(biāo)①正確識(shí)別各種不同形式能量的能力；②根據(jù)實(shí)際問題建立具體能量方程的能力；應(yīng)用基本概念及能量方程進(jìn)行分析計(jì)算的能力；注意焓的引出及其定義式。二、重點(diǎn)與難點(diǎn)(課時(shí)5、6)在國際單位制中，熱和功的單位皆為焦耳(J)；功率：單位時(shí)間內(nèi)所做的功，用P表示，單位(SI)W，kW。工程制：馬力以互相轉(zhuǎn)化，但總量保持不變。和總能單位質(zhì)量的熱力學(xué)能稱為比熱力學(xué)能(比內(nèi)能，J/kg，kJ/kg。工質(zhì)的內(nèi)能包括：(平動(dòng)1)工質(zhì)的內(nèi)動(dòng)能無轉(zhuǎn)動(dòng)和振動(dòng)動(dòng)能。22機(jī)械能2)分子內(nèi)部的作用力(內(nèi)部勢能，內(nèi)位能)U=f(v,T)u=f(T,v)和u=f(p,T)。pk2系統(tǒng)中的總儲(chǔ)存能為：E=E+E+UkJ；kp2熱力熱力學(xué)能U是個(gè)廣延參數(shù)，具有可加性，而比熱力學(xué)能u=是強(qiáng)度參數(shù)，具有點(diǎn)函m3.系統(tǒng)的熱力學(xué)能變化是可以計(jì)算的。1、做功和傳熱WWECM2.推動(dòng)功和流動(dòng)功(1)推動(dòng)功。圖示系統(tǒng)U(2)流動(dòng)功。推動(dòng)功差(pv)=pvpv2211v量，具有狀態(tài)參數(shù)所有的通性，對(duì)于這一點(diǎn)是毫無爭議的。H=U+pV()2、焓中有兩項(xiàng)：熱力學(xué)能——儲(chǔ)藏在工質(zhì)內(nèi)部的儲(chǔ)存能，不論是控制質(zhì)量還是流動(dòng)質(zhì)量，工質(zhì)內(nèi)部所擁有的能量就是熱力學(xué)能，是一個(gè)狀態(tài)量；律基本表達(dá)式QW=E=U+E+ECMkp若工質(zhì)的宏觀動(dòng)能和位能的變化可忽略不計(jì)QWUQWU熱力學(xué)第一定律的第一解析式。U21對(duì)于閉口系統(tǒng)，功只能為容積功。狀態(tài)參數(shù)。一個(gè)過程只有一個(gè)熱量，一個(gè)過程也只有一個(gè)功。質(zhì)：q=u+wpppp對(duì)閉口系統(tǒng)是普遍適用的，毫無例外?？蛇m用于可逆過程，也可適用于不可逆過程。對(duì)工質(zhì)的性質(zhì)也沒有限制，無論是理想氣體，還是實(shí)際氣體，甚至液體都可適用。為了確定工質(zhì)初態(tài)和終態(tài)內(nèi)能的值，要求工質(zhì)初態(tài)和終態(tài)是平衡狀態(tài)。有限過程中QW=U以上四式的應(yīng)用適合靜止閉系的一切過程，包括可逆過程和不可逆過程成：1逆過程不可以這樣寫。注意：○1能量方程中的Q,W是代數(shù)值，在代入數(shù)值時(shí)要按約定正負(fù)號(hào)含義代入，U,E,E表示增量，若過程中它們減少應(yīng)代入負(fù)值；kp穩(wěn)定流動(dòng)是指開口系統(tǒng)的控制容積中每一空間點(diǎn)其參數(shù)不隨時(shí)間而變化。穩(wěn)定流動(dòng)具有下列特點(diǎn)：(1)整個(gè)系統(tǒng)單位時(shí)間與外界交(2)進(jìn)口參數(shù)和出口參數(shù)不變；(3)系統(tǒng)的邊界無脹縮；1,f1dV1,f11112基準(zhǔn)面2i(4)單位時(shí)間流入的質(zhì)量等于流出的質(zhì)量。11)流入系統(tǒng)的能量：dE+pdV+6Q其中dE=dU+6mc2+6mgz1121112)流出系統(tǒng)的能量：dE+pdV+6W，其中dE=dU+6mc2+6mgz22i22222則根據(jù)熱力學(xué)第一定律的基本能量方程可得：進(jìn)入能量—流出能量=變化量(對(duì)于穩(wěn)定流動(dòng)，變化量=0)則流入能量=流出能量1即6Q+dU+6mc2+6mgz+pdV=6W+dU+6mc2+6mgz+pdV(1)12f1111i22f2222則對(duì)(1)式加以整理，得出系統(tǒng)的吸熱量為：6Q=(U+pdV)(UpdV)+16m(c2c2)+6mg(zz)+6W(2)2221112f2f121i焓為流動(dòng)工質(zhì)所攜帶的能，工質(zhì)要流動(dòng)，則必?cái)y帶內(nèi)能u和流動(dòng)功pv，所有的動(dòng)力設(shè)備為了連續(xù)工作，需流動(dòng)的工質(zhì)，故焓的應(yīng)用比內(nèi)能廣泛。(2)式變?yōu)椋?Q=dH+16m(c2c2)+6mg(zz)+6W(3)2f2f121i(3)式叫做穩(wěn)定流動(dòng)能量方程式。程：Q=H+1m(c2c2)+mg(zz)+W2f2f121i1kg工質(zhì)流過開口系經(jīng)過有限或微元過程時(shí)，則1q=h+c2+gz+w2fi16q=dh+dc2+gdz+6w2fi而膨脹功2fi1)(pv)進(jìn)出口推動(dòng)功之差，是維持流動(dòng)所需要的功12)進(jìn)出口動(dòng)能之差c2；2f3)進(jìn)出口位能之差gz4)w是工質(zhì)對(duì)機(jī)器作的功。i工質(zhì)在穩(wěn)定流動(dòng)過程中所作的膨脹功表現(xiàn)為一部分消耗于維持工質(zhì)流動(dòng)所需要的流動(dòng)功所以說膨脹功是簡單可壓縮系熱變功的源泉。定義；技術(shù)功w=w+1(c2-c2)+g(z-z)ti21212利用(4)式，則w=q-u-(pv-pv)=w-(pv-pv)，即技術(shù)功還可表示為膨t22112211脹功減去進(jìn)出系統(tǒng)的推動(dòng)功之差。說明：在各種方式的能量傳遞過程中，只有在工質(zhì)膨脹作功時(shí)，才可能實(shí)現(xiàn)熱能(無序能)變機(jī)械能(有序能)的轉(zhuǎn)化，而產(chǎn)生的機(jī)械能就等于膨脹功。機(jī)械能轉(zhuǎn)化為熱能的過程以熱能和機(jī)械能的可逆轉(zhuǎn)化總是和工質(zhì)的膨脹和壓縮聯(lián)系在一起的。而穩(wěn)定流動(dòng)能量方程(3)式變?yōu)椋簈=h-h+w=h+w(5) 21tt此為，是用焓表示的第一定律解析式，也叫做熱力學(xué)第一定律的第二解析式。閉口系統(tǒng)能量方程態(tài)變化過程中轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的部分為q-u。穩(wěn)定流動(dòng)能量方程式(3)和第一定律的第二解析式。都是從能量方程式直接推出，因此能普遍適用于可逆和不可逆過程，也普遍適用于各種工質(zhì)。可逆過程的技術(shù)功的具體表達(dá)式：設(shè)工質(zhì)由進(jìn)口態(tài)變?yōu)槌隹趹B(tài)，其膨脹功為w因?yàn)閣=w(pv-pv)t221111t2211111dc0b(7)由(7)式可見，若dp為負(fù)，即過程中工質(zhì)的壓力是降低的，則技術(shù)功為正，此時(shí)工質(zhì)ppppp技術(shù)功的微分形式t第一解析式和第二解析式之間可相互推導(dǎo)。量方程的一般表達(dá)式開口不穩(wěn)定流動(dòng)系統(tǒng)如圖流出的能量據(jù)能量守恒與轉(zhuǎn)化定律：流入能量-1,f1dV1,f11112基準(zhǔn)面2i流出能量=內(nèi)部能量的增量，設(shè)內(nèi)部能量的增量用dE表示(controlvolume)，則上式cv說明：流入系統(tǒng)的能量，一部分變?yōu)橄到y(tǒng)儲(chǔ)存的能量，其它的變?yōu)殪什罴皠?dòng)勢能差以joutiouticvm,inm,outicvm,inm,outthhhh例：分析一氣瓶接入主管道的充氣過程的能量方程。2)氣瓶是剛性的；3)氣瓶不是真空(開始u1，m1)分析：0交換的能量是比焓h，即質(zhì)量流的能容量是h而不是u。充氣00022002200不是mh=mu。終態(tài)時(shí)系統(tǒng)的比焓為h=u+pv。2200222202例：汽缸的一端通過閥門與穩(wěn)定氣源(p,v,T)相iii使活塞在等壓下緩慢地勻速上升，當(dāng)活塞上升到終態(tài)221i22111121i22如圖所示是焦耳和湯姆遜采用的多孔塞實(shí)驗(yàn)一個(gè)絕熱管子中用棉花之類的物品作成一個(gè)多孔塞，使氣力p，另一邊則維持較低的壓力p，氣體不斷地從2絕熱體p一邊經(jīng)過多孔塞節(jié)流到p絕熱體2過程為絕熱節(jié)流過程。試說明流體在多孔塞實(shí)驗(yàn)中從高壓到低壓的節(jié)流前后是一個(gè)總焓不變的過程，即H=H。12學(xué)會(huì)對(duì)于具體的熱力設(shè)備中的熱力過程進(jìn)行簡化，得出可供分析的熱力方程。11wi2h1wih2221121hi2icci21q2221121c，h2c，h22112h22((內(nèi)部儲(chǔ)存能—熱力學(xué)能|儲(chǔ)存能〈l外部儲(chǔ)存能熱力學(xué)能：1.分子熱運(yùn)動(dòng)形成的內(nèi)動(dòng)能；2.分子間的相互作用形成的內(nèi)位能；3.維持一定分子結(jié)構(gòu)的化學(xué)能，原子核內(nèi)部的原子能及電磁場作用下的電磁能等。1.體積變化功W(膨脹功)：2.內(nèi)部功W：工質(zhì)在機(jī)器內(nèi)部對(duì)機(jī)器所作的功i3.推動(dòng)功和流動(dòng)功：開口系因工質(zhì)流動(dòng)而傳遞的功稱為推動(dòng)功。4.技術(shù)功W：技術(shù)上可資利用的功。t5.有用功和無用功CMkpQWUQWU12.穩(wěn)定流動(dòng)能量方程.3.一般開口系能量方程.it統(tǒng)吸熱時(shí)熱量取正值，放熱時(shí)取負(fù)值。另外，要注意公式中每一項(xiàng)量綱的統(tǒng)一。系能量方程。對(duì)于開口系，一般的熱力設(shè)備除了啟動(dòng)、停止或般開口系的能量方程。變化時(shí)，系統(tǒng)對(duì)外做功為15kJ，求過程中系統(tǒng)與外界傳遞的熱量5.某燃?xì)廨啓C(jī)裝置，如圖所示，已知在各截面處的參數(shù)為p量的熱量，因此通常作為絕熱處理，穩(wěn)定流動(dòng)能量方程中的熱量項(xiàng)取為零。動(dòng)能、位能變化很小，可以忽略。穩(wěn)定流動(dòng)中的動(dòng)、位能差項(xiàng)均取為零。對(duì)于簡單可壓縮系，設(shè)備中若無活塞。轉(zhuǎn)軸這類做功部件，閉口系能量方程中的功項(xiàng)，其內(nèi)部功均為零。習(xí)題課(隨課時(shí)安排)題1.絕熱真空剛性容器充入理想氣體后，容器內(nèi)的氣體溫度比充氣前氣體溫度是高了、低了2.解釋開著冰箱門降溫的錯(cuò)誤所在。求它的焓值。3.氣缸內(nèi)儲(chǔ)有完全不可壓縮的流體，氣缸的一端被封閉，另一端是活塞。氣缸是靜止的，4v33’燃燒室壓氣機(jī)1葉輪412h=800kJ/kg，流速增大，進(jìn)入動(dòng)葉片，推動(dòng)轉(zhuǎn)輪回轉(zhuǎn)做功。若燃?xì)庠趧?dòng)葉片中的熱力狀3'態(tài)不變，最后離開燃?xì)廨啓C(jī)的速度c=100m/sf4(2)若燃?xì)獾陌l(fā)熱值為q=43960kJ/kg，燃料的耗量為多少?B(3)噴管出口的流速？(4)燃?xì)廨啓C(jī)的功率為多少？(5)燃?xì)廨啓C(jī)裝置的總功率為多少？1.熟練掌握并正確應(yīng)用理想氣體狀態(tài)方程式；2.正確理解理想氣體比熱容的概念；熟練掌握和正確應(yīng)用定值比熱容、平均比熱容來計(jì)算過程熱量，以及計(jì)算理想氣體熱力學(xué)能、焓和熵的變化；在實(shí)際應(yīng)用中，當(dāng)氣體壓力不太高，溫度不太低時(shí)，實(shí)際氣體由于分子距離較大，分子間作用力削弱，則實(shí)際氣體可看作理想氣體。氣體的狀態(tài)方程由兩種方法得出：1)由高中物理中介紹的理論分析推導(dǎo)得到；2)另一種方法是由實(shí)驗(yàn)得出的經(jīng)驗(yàn)方程，pv=RTgR稱為氣體常數(shù)，由于在同溫同壓下，同體積的各種氣體質(zhì)量各不相同，因而R值gg隨氣體種類而異，各種氣體都有一定的R值。g即m00m0mg值為據(jù)空氣中各種成分的體積含量求出的。則空氣的氣體常數(shù)為：R===0.287kJ/kg?K=287J/kg?KgM28.97對(duì)于mkg氣體，式(3-2)兩邊都乘以m得，11柴油機(jī)，啟動(dòng)后瓶中壓力降為p=4.6MPa，T=T=303K，問用去了多少kg空氣？221注意1、采用合適的公式(習(xí)慣于采用熱力學(xué)公式)可減少計(jì)算步驟，建議采用pV=mRT進(jìn)行計(jì)算；g2、在此題中，體積雖然沒變，但質(zhì)量已變，故不能認(rèn)為是定容或定溫過程。讀數(shù)為3bar，罐中的溫度在充氣過程中由t=15℃升為t=75℃。試求充入的氣體量(大122、必須使用絕對(duì)溫度，而不能用攝氏溫度或華氏溫度；錯(cuò)誤請(qǐng)改正。pV10001.0281、m=2、m=3、m=3、m===2658kg化，應(yīng)采用公式pV=mRT；vdTdT(?TvdTdT(?T)本節(jié)的內(nèi)容理論知識(shí)已學(xué)過很多，關(guān)鍵在于在工程中的應(yīng)用。c：定容比熱c：c=vvvdT定壓比熱c：c=pppdT對(duì)于理想氣體c=(|du)|v(dT)vvpp(dT)pdTdTgpvgpvg此即為對(duì)理想氣體來說定壓比熱與定容比熱之間的關(guān)系(因?yàn)橹挥欣硐霘怏wv(dT)，p(dT)v(?T)，p(?T)v(dT)，p(dT)v(?T)，p(?T)vpvpgpvgc令p=k，稱為絕熱指數(shù)。cvvpvpRkRcc+RR對(duì)于理想氣體：c=g，c=g，而p=k=vg=1+g，可見k值非一vk_1pk_1cccvvv常數(shù)，它與c的值有關(guān)。而對(duì)于某一氣體來說c_c永為一常數(shù)。vpvv2pv2雙雙體5R7R體6R8R單原子氣體3R5RMcp原氣79v2p2工程上為了簡化計(jì)算，比熱可近似地當(dāng)做定值，通常稱為定值比熱。據(jù)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，隨著溫度的升高，比熱也隨之升高，作出c與t的關(guān)系曲線，整理為c=f(t)c=f(t)所以在給出比熱的數(shù)值時(shí)，必須給出是那一個(gè)溫度下的比熱。pp21p21VV21V21kJ/kgkJ/kgpv7pMM28.975vMM28.97vpg對(duì)其它氣體也可按此計(jì)算。比熱m02m01注意：c100非100℃下的定壓比熱值，單個(gè)溫度無平均可言，是指0~100℃間的平pm0均定壓比熱值。而ct=ct-R(定容平均比熱的計(jì)算方法)。vm0pm0gp121則ct2=h,ct1=hmp02mp01這樣算焓，隱含了規(guī)定0℃時(shí)h=0，即h=0，0℃v121mv0mv00℃比熱的直線關(guān)系12b其直接寫出了的值。例如：空氣的平均定壓比熱的直線關(guān)系式為：2pm122本節(jié)總結(jié)(理想氣體的比熱)定比熱理論；22341求得的是可靠的結(jié)果，以之做基準(zhǔn)來計(jì)算其它兩種的誤差：2ppv2、據(jù)計(jì)算，按定比熱計(jì)算隨著溫度的升高，引起的誤差較大，即精確計(jì)算時(shí)不能按定比熱計(jì)算，對(duì)工程來說，定比熱在允許誤差范圍內(nèi)；3、溫度變化大或小(0~1500℃)，按比熱直線關(guān)系計(jì)算，誤差都較小。(課時(shí)13、14)vvvtvvqpppptppa編u,編h的計(jì)算：bv1vvp容過程熱q，即任何一個(gè)過程熱力學(xué)能的變化量都和pv同樣溫度范圍的定容過程熱力學(xué)能變化相同。p21v相等，都等于定壓過程的過程熱q，即任何一個(gè)過程焓值vp的變化量都和同樣溫度范圍的定壓過程焓值變化相比熱計(jì)算：vm02vm0121t考研時(shí)易給出式子，要求寫明適用狀態(tài)的，例如：tvp一切過程都適用適用于可逆過程適用定比熱理想氣體可逆過程。例：體積V=3m3，壓力p=1bar，溫度t=20℃的空氣，經(jīng)過一熱力過程，終態(tài)參1122水的內(nèi)能增加，溫度升高，一般測功器允許水的溫度升高At=40℃，設(shè)發(fā)動(dòng)機(jī)的功率為KK的溫度。本節(jié)介紹一個(gè)新的狀態(tài)參數(shù)——熵。理想氣體的熵變計(jì)算qcdTpdvvp g gdT–j2Rdp=clnT2dT–j2Rdp=clnT2–Rlnp2亭2=22ppgpgvTgvT211vT1gvvTgv211vT1gvvTgv11第一計(jì)算式11p11p2T1gppTgp1TpvTpv第二計(jì)算式第三計(jì)算式ln2gvpvvgvp=clnp+clnvvpv1此三個(gè)計(jì)算式要求能背上來。T1122前面得出的三個(gè)熵變計(jì)算式皆視比熱為定值，若要精確計(jì)算，將c,c之關(guān)系式代vp入即可，但是工程上不愿意進(jìn)行積分計(jì)算。Vmm1pT1gp0pT0pTgp令jTcdT=0=0(T)，0是T的函數(shù)，預(yù)先把0~任意溫度T的積分值0算0pT出，列成表格，則0pT0pTgp21gp10pT0pTgp21gp1精確計(jì)算時(shí)，若已知工質(zhì)的初終態(tài)壓力則可查表進(jìn)行計(jì)算，反之，若求出0值，還可求3.4水蒸氣的飽和狀態(tài)和相圖飽和狀態(tài)。飽和溫度Ts和飽和壓力PS之間必存在單值性關(guān)系：p=f(ts)或t=f'(ps)在實(shí)際中的應(yīng)用及體現(xiàn)。kgcccB液C氣TA——?dú)夤滔嗥胶?升華)曲線；TBB液C氣tptp固解)曲線；TC——?dú)庖合嗥胶?汽化)曲線。Atptp點(diǎn)(課時(shí)15、16)pp熱pp熱p熱p熱p加熱1．未飽和水的定壓飽和階段末飽和水，具有p>p(t),t<t(p),t=t(p)ts1010sres10飽和p=p(t),飽和p=p(t),t=t(p)s1'1's1l2．飽和水的定壓汽化階段濕飽和蒸汽，簡稱濕蒸汽。濕蒸汽的相應(yīng)參數(shù)加下標(biāo)“x”例如h,u,sv，定壓汽xxx,x化階段結(jié)束時(shí)的飽和蒸汽又稱為干飽和蒸汽(簡稱飽和蒸汽)，比體積變?yōu)関"(鍋爐中氣鍋內(nèi)的吸熱過程)。在定壓汽化過程中所需的熱量稱為汽化潛熱，用y表示。不同成分的濕蒸汽，通常用干度x加以區(qū)分。干度的定義表達(dá)式為10根據(jù)熱力學(xué)第一定律，有q=(uu)+p(vv)=hh1101110110lsup水蒸汽的定壓產(chǎn)生過程可分為三個(gè)階段，共經(jīng)歷了五種不同的狀態(tài)，即末飽和水(壓縮水或過冷水)、飽和水、濕蒸汽、干飽和蒸汽及過熱蒸汽。每干克水轉(zhuǎn)變成過熱蒸汽所需的熱量為q=q+y+qx=v3．飽和蒸汽的定壓過熱階段過熱蒸汽。sm(一)水蒸汽p(一)水蒸汽p—v圖及T一s圖的結(jié)構(gòu)水蒸汽p一v圖及T一s圖的結(jié)構(gòu)，可以概括為：一個(gè)點(diǎn)(臨界點(diǎn))；兩條線(AC和BC)；三個(gè)區(qū)(I、II及III)。水蒸汽的定壓產(chǎn)生過程可概括為：三個(gè)階段及五種狀態(tài)。(二)水的熱力性質(zhì)與圖的結(jié)構(gòu)數(shù)零點(diǎn)的規(guī)定，各種狀態(tài)下工質(zhì)參數(shù)的計(jì)算。據(jù)v以及已經(jīng)查得的飽和參數(shù)，先將濕蒸汽的干度x求出來x明確確定蒸汽狀態(tài)參數(shù)的獨(dú)立變量(一)飽和水及飽和蒸汽的熱力性質(zhì)表飽和水及飽和蒸汽表(按溫度排列)的結(jié)構(gòu)飽和水及飽和蒸汽表(按壓力排列)的結(jié)構(gòu)如果知道濕蒸汽的干度x，可按下列公式確定濕蒸汽的狀態(tài)參數(shù)：x知道濕蒸汽的任意一個(gè)狀態(tài)參數(shù)，若以v為例，則可根x(v-v'|"'|l"-u'然后，再按上述公式求出濕蒸(二)未飽和水及過熱蒸汽的熱力性質(zhì)表未飽和水及過熱蒸汽表的結(jié)構(gòu)對(duì)于表中為列出得參數(shù)，一個(gè)利用插值法確定，但利用插值法時(shí)應(yīng)注意，不能跨越界限線，若遇到此種情況應(yīng)該選用更詳細(xì)的表。(一)定壓線群斜率： (?s)p掌握定壓線群在濕蒸汽區(qū)和過熱區(qū)的特點(diǎn)。(二)定溫線群 (?s)(?s) (?s)(?s)TT①知道壓力或溫度，只能確定該壓力或溫度下的飽和狀態(tài)。則為末飽和水；若給定的溫度高于飽和溫度，則為過熱蒸汽；若給定的溫度等于飽和溫度，則必需再給出一個(gè)獨(dú)立變量才能確定狀態(tài)。立變量(v，h，s等)，可根據(jù)壓力或溫度查出同然后再根據(jù)干度及飽和參數(shù)計(jì)算其它的狀態(tài)參通過此題掌握用焓熵圖確定水蒸氣的狀態(tài)參數(shù)。圖理想氣體任意兩個(gè)狀態(tài)參數(shù)確定后，氣體的狀態(tài)就確定了；PVPV等容過程加熱量計(jì)算式6q=cdT可適用于任何氣體。vp不管是理想氣體還是實(shí)際氣體,當(dāng)其對(duì)真空作絕熱膨脹時(shí),內(nèi)能的變化U=0工質(zhì)吸熱溫度一定升高，放熱溫度一定降低v請(qǐng)按定比熱計(jì)算熱力學(xué)能、焓、熵變化和過程的熱量。m3。閥門雖然關(guān)閉著，但有緩慢的泄漏，使得容器中的氣體可緩慢的泄漏，使得容器中的氣體可緩慢地流AB00器與高壓輸氣管(其中空氣壓力維持p，溫度維持T)相聯(lián)充氣，當(dāng)程中保持容積中空氣溫度為T，需向冷卻水放出的熱量。01.熟練掌握理想氣體四種基本過程以及多變過程的初終態(tài)基本參數(shù)之間的關(guān)系；2.熟練掌握理想氣體四種基本過程以及多變過程的熱量、功量的計(jì)算二、重點(diǎn)與難點(diǎn)程的目的直觀地表示出功量的大小。而Ts圖能清楚地表示溫度的升高或降低和熱量的加入或放出及直觀地表示出熱量的3、分析狀態(tài)參數(shù)在過程中的變化規(guī)律，借助于過程方程并結(jié)合狀態(tài)方程式找出不同狀。t本章主要討論理想氣體的可逆過程。122可得出與絕熱過程完全一致的關(guān)系，只不過將k換成n。則有：nn假定多變過程有比熱，比熱為c，則如何求之呢？nTTnTnTTTnTnT1t則q=Au+w=c(T-T)+Rg(T-T)=n-kc(T-T)亭c=n-kcv21n-112n-1v21nn-1v具體到每一過程，只要n值一定，則比熱c就有一確定的值。多變指數(shù)n不同的各種多n變過程，表現(xiàn)出不同的特性。TⅡspv3、在壓-容圖或溫-熵圖上表示為002pTpT11,t,v21,t,v21(對(duì)于理想氣體、實(shí)際氣體都適用)，即定容過程工質(zhì)不作出膨脹功，加給工質(zhì)的熱量未轉(zhuǎn)變成機(jī)械能，而是全部用于增加工質(zhì)的內(nèi)能，故定容過程中內(nèi)能增量等于加入的熱量。對(duì)于理想氣體q=Au=ct2(t-t)(僅適用于理想氣體)；vvt121w=-vApt1、過程特點(diǎn)：壓力不變ppTs=T；v (dT)v(?T)vcvpp1'Tpv=T；p(?T)pcp注意T-s圖上p,v等容線、定壓線的變化趨勢。1vT116、qw12120s20s2sp212121qhhAuwu-up212121對(duì)于理想氣體q=Ah=c2(t-t)(僅適ppm121用于理想氣體)；w=-vAp=0tTp02s102v1、過程特點(diǎn)：溫度不變svvv1v1w=-jvdp=-jpvdp=-RTlnp2(上面三式只適用于理想氣體，因?yàn)閠pp1可逆 (T)可逆vcpvv此式僅適用于定比熱理想氣體的定熵(可逆絕熱)過。程k稱為絕熱指數(shù)。pp注意絕熱過程線與等溫線二者陡峭程度。Ts要看陡峭程度，就是看誰的偏微分的絕對(duì)值大： (?v)v (?v)vT微分為：kvk1pdvvkdp0pkp；TvvTTsTspvTs對(duì)于變比熱理想氣體絕熱計(jì)算可采用圖表法ss0s0Rln2pggRRpgg1RRpgg1定義Pref定義PrefT0RgpPrpPrplnPrlnPrln2ln2ln22pPrpPrp21pPrpPrp1111將Pre編制成表，則變比熱絕熱計(jì)算公式為Pr2p2，給出T,21pPrpPrp1111Prp1122t11可以由：TPr,u,h，再據(jù)Pr2p2PrT,u,h，再由wu,wh計(jì)算功。1111Prp2222t11例；空氣壓氣機(jī)進(jìn)口壓力p1bar，t27℃和p100bar，壓縮過程為可逆絕熱，求產(chǎn)112生1kg壓縮空氣所需要消耗的功(包括進(jìn)氣、排氣)理想氣體熱力過程綜合分析T正確地畫出多變過程在圖上的相對(duì)位置，是對(duì)(2)的吸熱過程。s(1)1<n<k，介于定熵和定溫線之間(確定大致位置)；過程特征：壓縮(2)n=0.92，0<n<1，介于等壓、定溫線之間；過程特征：吸熱(熵增)5.過程基本性質(zhì)的判據(jù)若對(duì)一多變過程，已知其初、終態(tài)參數(shù)，求n及過程功，熱量等。11221122lnp+nlnv=lnp+nv1122n=2n=21例：絕熱的活塞汽缸裝置，用銷釘把活塞固定，汽缸內(nèi)初始狀態(tài)為V=0.02m3，p=100bar，T=227℃的空氣。外界環(huán)境壓11bp=p=1bar時(shí)空氣終態(tài)溫度，膨脹功及熵差。1b例：一個(gè)絕熱容器被隔板分成相等的兩部分，左側(cè)有某一狀態(tài)的空氣p,T，右側(cè)為真空，抽去隔板，空氣絕熱膨脹，求空氣的熵變。Tp1p22s分析的目的。注意：1.在計(jì)算時(shí)，凡涉及到理想氣體的公式，如pv=RT等在計(jì)算蒸汽過程時(shí)都g2.至于熱力學(xué)第一定律和第二定律的基本方程以及參數(shù)定義式，如q=u+w，q=h+f+gz+w2i對(duì)蒸汽均適用。分析蒸汽熱力過程的一般步驟為：pppp(1)舉起負(fù)載活塞所作的功。(2)外界需加入的熱量。攪拌輪置于容器中，由外面的馬達(dá)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，直到水全變?yōu)轱柡驼羝?。求?1)完成此過程所需的功；(2)水蒸氣最終的壓力和溫度。2(1)可逆絕熱膨脹時(shí)蒸汽的終參數(shù)及汽輪機(jī)所作的功。(2)若蒸汽在汽輪機(jī)中為不可逆絕熱膨脹，引起的墑產(chǎn)為0.2kJ／(kg·K)，問汽輪機(jī)作的功為多少?00的膨脹功即可。。mVVV1三、分析下列過程的功量、熱量、熱力學(xué)能變化的正負(fù)s(通過熱力學(xué)第一定律在熱工分析中的作用及其局限性，引出熱力學(xué)第二定律)一、基本要求二、難點(diǎn)與重點(diǎn)重點(diǎn)：深刻領(lǐng)會(huì)熱力學(xué)第二定律的實(shí)質(zhì)，認(rèn)識(shí)能量不僅有“量”的多少，而且還有“質(zhì)”的指導(dǎo)意義；牢固掌握熵的意義、計(jì)算和應(yīng)用。難點(diǎn)：熱力學(xué)第二定律的實(shí)質(zhì)；熵參數(shù)及過程判據(jù)。(課時(shí)21、22)第一定律——熱量和機(jī)械能相互轉(zhuǎn)換時(shí)在數(shù)量上的關(guān)系第二定律——過程進(jìn)行的方向、條件和深度的方向性攪拌器、壓氣機(jī))○2高溫物質(zhì)向低溫物質(zhì)的傳熱也是無條件地進(jìn)行的(傳導(dǎo)、熱輻射)；○4擴(kuò)散、混合、燃燒、電阻發(fā)熱等都是無條件的(不高溫?zé)嵩?高溫?zé)嵩?動(dòng)力裝置低溫?zé)嵩磜0wn來衡量，即：n=wnet=q-q12=1-q2(可逆和不可ttqqq收益逆皆適用)。(n=)。t代價(jià)注意，此處q,q我們用的是絕對(duì)值。n愈大，即吸入同樣的熱量q時(shí)得到的循環(huán)功w12t1net高溫?zé)嵩?制冷機(jī)2高溫?zé)嵩?制冷機(jī)2低溫?zé)嵩从唷Ｋ砻餮h(huán)的經(jīng)濟(jì)性愈高。熱量由低溫物體傳向高溫物體低溫向高溫傳熱的非自發(fā)過程伴隨著一自發(fā)過程(功轉(zhuǎn)換為熱)作為補(bǔ)充條件。收益Qq制冷系數(shù)：e=net12收益Qqnet12效率n總小于1。t在這一表述中一定要注意限制條件，熱可以由低溫物體通過制冷或熱泵裝置傳遞到高溫物體，但這非自發(fā)的，在過程中是以消耗功或熱量為代價(jià)的。此種說法中“不留下其他任何變化”包括在發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部和在發(fā)動(dòng)機(jī)以外的環(huán)境都不留可避免地有一部分要排給溫度更可以全部轉(zhuǎn)化為功，是否矛盾。ClausiusKelvin說法等效性的論證。Q1QEEQ22WR2E12apq1cq25656dcqqT11無論氣體是否是理想氣體，其都遵循此關(guān)系(其中2Ta1T1b卡諾循環(huán)及其熱效率公式的意義。dq2T2的難度。cs12○2兩個(gè)可逆定溫過程，兩個(gè)同類型的其他可逆過程(理想氣體時(shí)，多變指數(shù)相同)概括性卡諾循環(huán)的熱效率：n=q1-q2=1-q2=1-T2=ntqqTc11若不采用回?zé)幔?借此說明回?zé)岬囊饬x)bc膨脹過程中要放出的熱量，而工質(zhì)在da壓縮過程中要吸收的熱量，若與外界發(fā)生交換，則T總的吸熱量為：q=q+q，放熱量為q=q+q，1daab2bccd244用極限回?zé)岷筒徊捎没責(zé)釙r(shí)的熱效率)。qTBBgaTaTTe2循環(huán)熱效率為Te2TlDTlDl2Cq面積gmnegtq面積ehgmneq面積gmnegtq面積ehgmne1定義式，必須掌握)tqTsT11平均吸熱溫度、平均放熱溫度引入的意義5.3卡諾定理11Q1AABWBWBBQ2AQ2AQ1低溫?zé)嵩碩2低溫?zé)嵩碩2利用卡諾循環(huán)與概括性卡諾循環(huán)的分析結(jié)論引出卡諾定理一：利用卡諾循環(huán)與概括性卡諾循環(huán)的分析結(jié)論引出卡諾定理一：證明(在這里要引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)利用反證法證明基本熱力學(xué)定定理二(利用卡諾循環(huán)和概括性卡諾循環(huán)的分析結(jié)論引出)證明(證明時(shí)引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步認(rèn)識(shí)可逆的概念)BQ1、在兩個(gè)熱源間工作的一切可逆循環(huán)，他們的熱效率都相同，與工質(zhì)性質(zhì)無關(guān)，只決定于熱源和冷源的外呢度，熱效率都可表示為：qqTtqTn=12=tqT12、溫度界限相同，但具有兩個(gè)以上熱源的可逆循環(huán)，其熱效率低于卡諾循環(huán)。條件下的可逆循環(huán)的熱效率。4卡諾定理指出了熱效率的極限值，這一極限值僅與熱源及冷源的溫度有關(guān)。由于T=0,T都不可能，因此熱機(jī)熱效率恒小于1。215提高熱效率的根本途徑在于提高熱源溫度T，降低冷源溫度T，以及盡可能減少不21-2i=11-2i=1-2亭2i=r26由于不花代價(jià)的低溫?zé)嵩吹臏囟葹榇髿猸h(huán)境溫度T，那么溫度為T的熱源放出的熱00T0T無論如何也不可能轉(zhuǎn)化為功。這就提示了熱變功的極限。利用可逆微卡諾循環(huán)的研究結(jié)果作得到代數(shù)式的回歸：2i2ip(課時(shí)23、24)bbadvTabcd亭1i+亭1i+2i=0TTTTrr引出熵參數(shù)的性質(zhì)1T對(duì)于可逆循環(huán)有克勞修斯積分等式TrTcdsTrdqidqi6qT6qTTT1i11ir1r1r2TrTr此為用于判斷循環(huán)過程是否可逆的熱力學(xué)第二定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式。TT1即編s=j26qrev)可逆過程1T利用熵為狀態(tài)參數(shù)的特點(diǎn)推導(dǎo)a21bss_s>j6q亭〈|(Tr)不可逆與熵的定義式ds=(6q)一起可歸并為：此為判斷熱力過程是否可逆或能否實(shí)現(xiàn)的判據(jù)。凡討論和分析不可逆過程和循環(huán)的特性問題，如過程進(jìn)行的方向，不可逆過程的判定等，應(yīng)由不等式出發(fā)，有關(guān)可逆過程和循環(huán)的問題，應(yīng)由等式出發(fā)。解法一：由制冷系數(shù)判斷，由于同溫限的逆向循環(huán)中，逆向卡諾循環(huán)的制冷系數(shù)最大，cTrTrT傳熱溫度T的比值的積分小于或等于相應(yīng)的熵變。r。T解法二：涉及到循環(huán)能否實(shí)現(xiàn)的問題，故可嘗試用克勞修斯積分判據(jù)來判斷：p,T基準(zhǔn)點(diǎn)基準(zhǔn)點(diǎn)(T)理想氣體的基準(zhǔn)點(diǎn)為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)，即：00基準(zhǔn)點(diǎn)tp