第一篇工程热力学Thermodynamics分析方法及特点以平衡态为基本出发点（有确定的状态参数）；以准平衡（准静态）过程或可逆过程为基本分析对象（过程可描述）；宏观体系；以提高热功转化的效率为主要目标。特点：对实际过程进行高度抽象。第一章基本概念BasicConceptsofThermodynamics本章作业1-31-51-71-81-101-1热力系统(ThermodynamicSystem)蒸汽动力装置一、准静态过程(quasiequilibriumprocess)有一重物压在活塞上，则p=p0+p重物突然拿掉重物，则紧靠活塞的空气层急骤变化，?p变化大虽然稳定后p=p0，但中间过程无法确定1-6准静态过程、可逆过程为何要引入准静态过程?a、我们的目标：研究热力过程中功与热的变化；b、如果所有状态都是平衡态，状态不会发生变化，不存在过程；c、如果所有状态均为非平衡态，不能用统一的状态参数来描述系统。如果重物换成沙子，每次取走一粒，则系统随时接近于平衡态，状态是确定的，中间过程可以描述?准静态过程。Quasi-static(quasi-equilibrium)processAprocessthatproceedsinamannerthatthesystemremainsinfinitesimallyclosetoanequilibriumstateatalltimes准静态过程：既平衡，又变化，可以用状态参数描述，又可进行热功转换疑问：理论上准静态应无限缓慢，那工程上怎样处理？工程上，如果：破坏平衡所需时间恢复平衡所需时间（外部作用时间）（驰豫时间）有足够时间恢复新平衡?准静态例：内燃机2000转/分，曲柄2冲程/转，0.15米/冲程活塞运动速度=2000?2?0.15/60=10m/s压力波恢复平衡速度（声速）350m/s二、准静态过程的体积功（膨胀功）p?A=p外?A+f如果P外微小?，dl很小，近似认为p不变。可视为准静态过程。f过程1?2,准静态过程容积变化功mkg:1kg:f准静态体积功特点：1、单位为[kJ]或[kJ/kg]2、p-v图上用面积表述3、功的大小与路径有关，是过程量。4、统一规定：dv0，膨胀对外作功（正）
dv0，压缩外界作功（负）5、上式适于准静态下任何工质（一般为流体）vp示功图1、定义系统经历某一过程后，令其反向进行，若能使系统与外界同时恢复到初始状态，而不留下任何痕迹，则此过程为可逆过程。三、可逆过程(reversibleprocess)例：弹性小球与刚性地面的碰撞；无摩擦的单摆准静态过程+无耗散效应=可逆过程无不平衡势差耗散效应：通过摩擦使功变热的效应。不可逆根源不平衡势差
耗散效应2、实现可逆过程的条件3、典型的不可逆过程举例a.温差传热b.气体自由膨胀c.混合过程d.节流讨论准静态过程只要求由一系列平衡态组成，并不关心反向进行时对外界的影响，因而不排斥耗散，可逆过程不允许有耗散。不可逆因素分类：内部不可逆，耗散；外部不可逆，内外间势差（温差、压差）。至少有一种不可逆因素的过程即为不可逆过程。准静态过程是实际过程的理想化过程，但并非最优过程。可逆过程的功与热完全可用系统内工质的状态参数表达，易分析。实际过程充满了不可逆，但为了研究方便，按理想情况处理，用系统参数加以分析，然后考虑不可逆因素加以修正。4、引入可逆过程的意义1、力学定义:力?在力方向上的位移2、热力学定义a、当热力系与外界发生能量传递时，如果对外界的唯一效果可归结为举起重物，此即为热力系对外作功。b、功是系统与外界相互作用的一种方式，在力的推动下，通过有序运动方式传递的