工程热力学：第0章绪论

工程热力学工程热力学 课程的性质课程的性质 能源及我国能源现状能源及我国能源现状 热能及其利用热能及其利用 工程热力学的主要内容和研究方法工程热力学的主要内容和研究方法热力学发展简史热力学发展简史 0-1 0-1 课程的性质课程的性质工程热力学是怎样一门课程工程热力学是怎样一门课程?热力学热力学是研究物质的能量、能量传递和转是研究物质的能量、能量传递和转换以及能量及物质之间普遍关系的科学。换以及能量及物质之间普遍关系的科学。工程热力学工程热力学是研究热力学普遍原理的技术是研究热力学普遍原理的技术应用的学科，主要研究应用的学科，主要研究热能热能与其它形式能与其它形式能量（主要是量（主要是机械能机械能）之间的转换规律及其）之间的转换规律及其工程应用。工程应用。工程热力学是工程热力学是能源动力、机械、化工、能源动力、机械、化工、建筑、航空航天建筑、航空航天材料、生物材料、生物等专业的等专业的一门一门重要的重要的技术基础课；技术基础课；是培养在涉及能源特别是与热能相关是培养在涉及能源特别是与热能相关的各领域中具有创新能力人才的必修课，的各领域中具有创新能力人才的必修课，也是培养也是培养2121世纪工科学生科学素质的基世纪工科学生科学素质的基础课程；础课程；是一门成熟而又充满生机活力不断蓬勃是一门成熟而又充满生机活力不断蓬勃发展的科学。发展的科学。本课程的特点本课程的特点:概念多、公式多，理论抽象不易理解概念多、公式多，理论抽象不易理解;紧密联系工程实际，适用范围广泛；紧密联系工程实际，适用范围广泛；普遍认为是一门普遍认为是一门难学、难懂、更难用难学、难懂、更难用的课程。的课程。课程内容成熟，系统性强，逻辑严密，课程内容成熟，系统性强，逻辑严密，推导严谨，内容连贯推导严谨，内容连贯;有普通物理热学基础有普通物理热学基础;有多种版本的教材、辅助学习资料。有多种版本的教材、辅助学习资料。我们怎样学好这门课程我们怎样学好这门课程?进一步开展研究性教学实践进一步开展研究性教学实践 采用采用提问式提问式、研讨式研讨式教学方法；教学方法；实施实施专题研究专题研究、案例教学案例教学等训练，等训练，提高学生主动获取知识的能力，提高对本提高学生主动获取知识的能力，提高对本专业工程问题的分析判断能力，提高科学专业工程问题的分析判断能力，提高科学研究和科技创新能力。研究和科技创新能力。要求同学们：要求同学们：热情和精力的投入；热情和精力的投入；学习主动（课前预习、课后复习）；学习主动（课前预习、课后复习）；课堂上表现（积极思考、踊跃发言）；课堂上表现（积极思考、踊跃发言）；课后作业的完成（不可抄作业）；课后作业的完成（不可抄作业）；各项训练任务（在小组里发挥作用）。各项训练任务（在小组里发挥作用）。工程热力学工程热力学绪论绪论0-2 0-2 能源及我国能源现状能源及我国能源现状能源能源:能够直接或间接提供能量的物质资源。能够直接或间接提供能量的物质资源。一次能源一次能源:在自然界中以自然形态存在可以直接开发在自然界中以自然形态存在可以直接开发利用的能源，如煤、石油、天然气、风能、水利用的能源，如煤、石油、天然气、风能、水能、太阳能、地热能、海洋能等。能、太阳能、地热能、海洋能等。二次能源二次能源:由一次能源直接或间接转化而来的能源，由一次能源直接或间接转化而来的能源，如电、煤气、汽油、沼气、氢气、甲醇等。如电、煤气、汽油、沼气、氢气、甲醇等。工程热力学工程热力学绪论绪论工程热力学工程热力学绪论绪论工程热力学工程热力学绪论绪论工程热力学工程热力学绪论绪论工程热力学工程热力学绪论绪论工程热力学工程热力学绪论绪论工程热力学工程热力学绪论绪论工程热力学工程热力学绪论绪论0-3 0-3 热能及其利用热能及其利用工程热力学工程热力学绪论绪论热热 能能电电 能能机机 械械 能能 风风能能水水能能化化学学能能核核能能地地热热能能太太阳阳能能一次能源一次能源(天然存在天然存在)二次能源二次能源 光电转换光电转换燃料电池燃料电池光热光热聚变聚变裂变裂变燃烧燃烧水车水车水轮机水轮机风车风车热机热机电动机电动机发电机发电机90%转转换换直接利用直接利用传热传热工程热力学工程热力学绪论绪论热热 能能电电 能能机机 械械 能能风风能能水水能能化化学学能能核核能能地地热热能能太太阳阳能能光电转换光电转换燃料电池燃料电池光热光热聚变聚变裂变裂变燃烧燃烧水车水车水轮机水轮机风车风车热机热机电动机电动机发电机发电机约约90%转转换换供暖供暖工程热力学工程热力学绪论绪论工程热力学工程热力学绪论绪论工程热力学工程热力学绪论绪论锅锅炉炉汽轮机汽轮机 发电机发电机 给水泵给水泵 凝凝汽汽器器过热器过热器 演示工程热力学工程热力学绪论绪论压压气气机机燃燃气气轮轮机机燃烧室燃烧室空空气气废废气气演示工程热力学工程热力学绪论绪论演示 热机热机装置的共装置的共性性 1、工质、工质 2、循环、循环 3、热与功的输入、热与功的输入/输出输出 工程热力学工程热力学绪论绪论0-4 0-4 工程热力学的主要内容和工程热力学的主要内容和研究方法研究方法能量转换能量转换工工质质的的热热力力性性质质工工程程应应用用热热力力过过程程和和循循环环化化学学热热力力学学工程热力学工程热力学绪论绪论0-5 0-5 热力学发展史热力学发展史工程热力学工程热力学绪论绪论James Watt（1736-1819）工程热力学工程热力学绪论绪论工程热力学工程热力学绪论绪论工程热力学工程热力学绪论绪论Sadi Carnot，1796-1832 工程热力学工程热力学绪论绪论1814-1878 德国医学博士德国医学博士 首次提出能量转换与守首次提出能量转换与守恒恒 定律定律 工程热力学工程热力学绪论绪论工程热力学工程热力学绪论绪论James Prescott Joule (1818-1889)工程热力学工程热力学绪论绪论Rudolf Clausius (1822-1888）1850 1850 年，德国物年，德国物理学家理学家克劳修斯克劳修斯在在研究卡诺理论的基研究卡诺理论的基础上，提出础上，提出“一个一个自行动作的机器，自行动作的机器，不可能把热从低温不可能把热从低温物体传到高温物体物体传到高温物体中去中去”。这就是热。这就是热力学第二定律的力学第二定律的“克劳修斯表述克劳修斯表述”。工程热力学工程热力学绪论绪论W.Thomson(Lord Kelvin）1824-190718511851年，英国物理学家年，英国物理学家威廉威廉 汤姆生汤姆生，即，即开尔开尔文文也独立地从卡诺的工也独立地从卡诺的工作中发现了热力学第二作中发现了热力学第二定律定律,提出了一条新的提出了一条新的普通原理：不可从单一普通原理：不可从单一热源吸取热量，使之完热源吸取热量，使之完全变成有用的功而不产全变成有用的功而不产生其他影响。这就是热生其他影响。这就是热力学第二定律的开尔文力学第二定律的开尔文说法。说法。工程热力学工程热力学绪论绪论开尔文开尔文还用卡诺定理建立了热力学温还用卡诺定理建立了热力学温标。标。开尔文开尔文还把热力学第一定律和热力学还把热力学第一定律和热力学第二定律具体应用到电学和弹性现象第二定律具体应用到电学和弹性现象等方面，对热力学的发展起了很大作等方面，对热力学的发展起了很大作用。用。18501850年年克劳修斯克劳修斯还提出了熵的概念，还提出了熵的概念，确立了热力学第二定律，用来判断能确立了热力学第二定律，用来判断能量转换能否发生，向什么方向发生。量转换能否发生，向什么方向发生。工程热力学工程热力学绪论绪论Walther Nernst 1864-1941工程热力学工程热力学绪论绪论 19001977 工程热力学工程热力学绪论绪论工程热力学工程热力学绪论绪论工程热力学工程热力学绪论绪论工程热力学工程热力学绪论绪论工程热力学工程热力学绪论绪论工程热力学工程热力学绪论绪论 I.普里戈金普里戈金 Ilya Prigogine(1917-2003)比利时比利时 热力学的耗散热力学的耗散结构理论结构理论 1977年诺贝尔年诺贝尔化学奖化学奖工程热力学工程热力学绪论绪论 K.G.威尔逊威尔逊 Kenneth G.Wilson(1936-)美国美国 临界重整化群理临界重整化群理论论 1982年诺贝尔物年诺贝尔物理奖理奖教材与推荐参考书教材与推荐参考书参考书推荐：参考书推荐：1.1.沈维道沈维道 童钧耕编童钧耕编 （第（第4 4版）版）北京北京 高高等教育出版社，等教育出版社，2007.62007.62.2.冯青等冯青等 工程热力学工程热力学 西安西安 西北工业大学出版社西北工业大学出版社 2006.9 2006.9 第第1 1版版专业学术期刊推荐专业学术期刊推荐