热力学电子教案课件

一、热能动力装置一、热能动力装置n定义：从燃料燃烧中获得热能并利用热能得到动力的定义：从燃料燃烧中获得热能并利用热能得到动力的整套设备整套设备。分分类类n燃气动力装置：燃气动力装置：内燃机内燃机、燃气轮机装置燃气轮机装置、喷气发动机喷气发动机、n蒸气动力装置蒸气动力装置：燃煤火力发电厂、核电厂：燃煤火力发电厂、核电厂1-1 热能和机械能相互转换的过程热能和机械能相互转换的过程 n介绍介绍内燃机内燃机与与燃煤火力发电厂燃煤火力发电厂设备及原理设备及原理 n简单分析热能动力装置及制冷与热泵装置的能量转换过程简单分析热能动力装置及制冷与热泵装置的能量转换过程 11 1、内燃机工作原理、内燃机工作原理n以四冲程汽油机为例，其主要机构包括以四冲程汽油机为例，其主要机构包括气缸活塞气缸活塞机构和机构和曲柄连曲柄连杆机构杆机构。气缸活塞机构气缸活塞机构是将燃料化学能变为热能再转变为机械能的是将燃料化学能变为热能再转变为机械能的关键部分，关键部分，曲柄连杆机构曲柄连杆机构则只是完成了运动方式的转变。则只是完成了运动方式的转变。2n进气冲程进气冲程：进气门开，排气门关，活塞下行，可燃混合气进入气缸；：进气门开，排气门关，活塞下行，可燃混合气进入气缸；n压缩冲程压缩冲程：进、排气门均关，活塞上行，可燃混合气受压缩压力、温度：进、排气门均关，活塞上行，可燃混合气受压缩压力、温度升高，在活塞运动到上止点附近时火花塞点火，压力温度急剧升高，活升高，在活塞运动到上止点附近时火花塞点火，压力温度急剧升高，活塞继续运动到上止点；塞继续运动到上止点；n膨胀冲程膨胀冲程：进、排气门均关，活塞在高温高压燃气作用下下行，并带动：进、排气门均关，活塞在高温高压燃气作用下下行，并带动曲轴旋转对外做功，也称做功冲程；曲轴旋转对外做功，也称做功冲程；n排气冲程排气冲程：排气门开，进气门关，活塞上行，将废气连同余热一起排出：排气门开，进气门关，活塞上行，将废气连同余热一起排出气缸。气缸。n上述四个冲程周而复始就可连续地把燃料化学能转变为机械能。上述四个冲程周而复始就可连续地把燃料化学能转变为机械能。32 2、蒸汽动力装置工作原理、蒸汽动力装置工作原理n蒸汽动力装置主要包括蒸汽动力装置主要包括锅炉锅炉、汽轮机汽轮机、冷凝器冷凝器和和给水泵给水泵等设备。等设备。n工作原理为工作原理为：冷凝器流出的低压液态水经给水泵加压后进入锅炉，并在锅炉：冷凝器流出的低压液态水经给水泵加压后进入锅炉，并在锅炉中受热汽化变为高温、高压的水蒸汽，高温、高压的水蒸汽进入汽轮机中中受热汽化变为高温、高压的水蒸汽，高温、高压的水蒸汽进入汽轮机中膨胀做功，做完功后的低压低温乏汽进入冷凝器冷却变为低压的液态水，膨胀做功，做完功后的低压低温乏汽进入冷凝器冷却变为低压的液态水，然后重复上述过程。然后重复上述过程。41 1、要实现能量的转换过程离不开物质，如内燃机中的燃气、蒸汽动力装置中的、要实现能量的转换过程离不开物质，如内燃机中的燃气、蒸汽动力装置中的水或水蒸汽。定义水或水蒸汽。定义实现热能和机械能相互转换的媒介物质为工质。实现热能和机械能相互转换的媒介物质为工质。、工质必须要从某个物系获取热能来升高温度，如内燃机中的燃烧放热、蒸、工质必须要从某个物系获取热能来升高温度，如内燃机中的燃烧放热、蒸汽动力装置中的锅炉内高温烟气。该物系称为汽动力装置中的锅炉内高温烟气。该物系称为高温热源高温热源，也简称热源。，也简称热源。、工质必须要向某个物系释放热能来降低温度，如内燃机中的大气环境、蒸、工质必须要向某个物系释放热能来降低温度，如内燃机中的大气环境、蒸汽动力装置冷凝器内冷却水。把接收工质排出热能的物系称为汽动力装置冷凝器内冷却水。把接收工质排出热能的物系称为低温热源低温热源，也，也简称冷源。简称冷源。注意注意：热源可以是恒温也可以是变温，如大气环境可视为恒温冷源，余热锅炉：热源可以是恒温也可以是变温，如大气环境可视为恒温冷源，余热锅炉中的烟气可视作变温热源中的烟气可视作变温热源n热能动力装置的共同工作原理热能动力装置的共同工作原理就是：工质从高温热源吸热，将其中的一部分就是：工质从高温热源吸热，将其中的一部分转变为机械能而做功，并把余下的热量传给低温热源。转变为机械能而做功，并把余下的热量传给低温热源。n研究热能动力装置循环的研究热能动力装置循环的主要目的主要目的就是尽量提高从高温热源吸收热量中转变就是尽量提高从高温热源吸收热量中转变为机械功部分的份额，即热效率。为机械功部分的份额，即热效率。热能动力装置的共同本质：热能动力装置的共同本质：5n以电冰箱为例。制冷装置包括以电冰箱为例。制冷装置包括压缩机压缩机、散热器散热器、膨胀机膨胀机（或节流（或节流阀）和阀）和吸热器吸热器四大部分构成。四大部分构成。二、制冷和热泵装置（空调、冰箱、冷库、热泵等）二、制冷和热泵装置（空调、冰箱、冷库、热泵等）6n电动机带动压缩机将在冷库吸热气化的制冷剂压缩，使其升温、升压；电动机带动压缩机将在冷库吸热气化的制冷剂压缩，使其升温、升压；n高温高压的制冷剂进入冷凝器向环境放热，并冷凝成液体；高温高压的制冷剂进入冷凝器向环境放热，并冷凝成液体；n冷凝得到的高压液体制冷剂经过节流阀降压、降温；冷凝得到的高压液体制冷剂经过节流阀降压、降温；n低压低温的制冷剂进入冷库蒸发器气化吸收热量，从而完成循环。低压低温的制冷剂进入冷库蒸发器气化吸收热量，从而完成循环。7n制冷及热泵装置的共同工作原理制冷及热泵装置的共同工作原理是：工质消耗机械能，使热量由低温是：工质消耗机械能，使热量由低温热源向高温热源转移，所消耗的机械能也转换成热能一并排向高温热热源向高温热源转移，所消耗的机械能也转换成热能一并排向高温热源。源。n如果利用的是从低温热源带走的热量，则为如果利用的是从低温热源带走的热量，则为制冷装置制冷装置；如果利用的是；如果利用的是排到高温热源的热量，则为排到高温热源的热量，则为热泵装置热泵装置。n研究制冷及热泵装置循环的研究制冷及热泵装置循环的主要目的主要目的就是在所消耗机械功一定的情况就是在所消耗机械功一定的情况下，尽量提高从低温热源吸收的热量（制冷）或向高温热源放出的热下，尽量提高从低温热源吸收的热量（制冷）或向高温热源放出的热量（热泵）。量（热泵）。81-2 1-2 热力系统热力系统n热力力系统系统人为分割出来，作为热力学分析和研究对象的有限物质系统人为分割出来，作为热力学分析和研究对象的有限物质系统n外界外界系统以外的与体系发生物质和能量交换的物系系统以外的与体系发生物质和能量交换的物系n边界边界系统与外界的分界面（线）系统与外界的分界面（线）一、定义一、定义n注意：注意：系统的选取具有人为性系统的选取具有人为性；对同一问题可以采用不同的系统选取方；对同一问题可以采用不同的系统选取方法得到解决，但复杂程度往往会不同法得到解决，但复杂程度往往会不同边界可以是边界可以是真实的真实的，也可以是，也可以是虚拟的虚拟的；可以是；可以是固定的固定的，也可以是，也可以是移动的移动的；可以是可以是刚性的刚性的，也可以是，也可以是弹性的弹性的9 热力系统按与外界物质和能量交换情况的不同分为热力系统按与外界物质和能量交换情况的不同分为闭口系统闭口系统、开口系统开口系统、绝热系统绝热系统和和孤立系统孤立系统1.1.闭口系统闭口系统 n系统和外界间无物质交换的为系统和外界间无物质交换的为闭口系统闭口系统，由于系统内工质质量保持不变，也，由于系统内工质质量保持不变，也称称控制质量控制质量系统。进、排气门关闭时的气缸活塞系统为闭口系统。系统。进、排气门关闭时的气缸活塞系统为闭口系统。二、热力系统的分类二、热力系统的分类102.2.开口系统开口系统 n系统和外界间既能量交换又有物质交换的为系统和外界间既能量交换又有物质交换的为开口系统开口系统。汽轮机，锅炉、泵、。汽轮机，锅炉、泵、换热器等可看作开口系统。换热器等可看作开口系统。n注意注意：开口系统内工质与外界的能量交换是指除进出系统的工质携带能量以：开口系统内工质与外界的能量交换是指除进出系统的工质携带能量以外的热和功的传递外的热和功的传递n一般开口系统总是取一相对固定的空间，因此也称一般开口系统总是取一相对固定的空间，因此也称控制容积。控制容积。（有时开口系（有时开口系统容积也发生变化，如正在充气的气球，这时不是控制容积系统）。统容积也发生变化，如正在充气的气球，这时不是控制容积系统）。n区分开口和闭口系统的关键是看区分开口和闭口系统的关键是看在系统边界上是否有质量穿越在系统边界上是否有质量穿越。（闭口系统。（闭口系统内工质质量保持不变，但系统内质量保持不变的系统不一定是闭口系统）内工质质量保持不变，但系统内质量保持不变的系统不一定是闭口系统）114.4.孤立系统孤立系统n与外界间既无能量交换又无物质交换的热力系统称为与外界间既无能量交换又无物质交换的热力系统称为孤立系统孤立系统。n孤立系统肯定是绝热闭口系统，但绝热闭口系统不一定是孤立系统孤立系统肯定是绝热闭口系统，但绝热闭口系统不一定是孤立系统n在工程热力学中，热力系统的划分比较灵活，往往几种不同划分方法在工程热力学中，热力系统的划分比较灵活，往往几种不同划分方法都可以。具体如何选取热力系统比较有利，要根据实际情况而定。都可以。具体如何选取热力系统比较有利，要根据实际情况而定。3.3.绝热系统绝热系统 n系统和外界间无热量交换的热力系统称为系统和外界间无热量交换的热力系统称为绝绝热系统热系统。绝热系统可以是闭口系统，也可以。绝热系统可以是闭口系统，也可以是开口系统是开口系统12n不同热力系统的划分方式可以不同热力系统的划分方式可以得到不同类型的热力系统。得到不同类型的热力系统。n如取整个蒸汽动力装置为研究如取整个蒸汽动力装置为研究对象，为对象，为闭口系统闭口系统；如取其中；如取其中的某个设备，则为的某个设备，则为开口系统开口系统；n如取整个内燃机为研究对象，如取整个内燃机为研究对象，为为开口系统开口系统；如取进排气门关；如取进排气门关闭时的气缸活塞为研究对象，闭时的气缸活塞为研究对象，则为则为闭口系统闭口系统。13n刚性绝热气缸刚性绝热气缸-活塞系统，活塞系统，B B侧设有电热丝侧设有电热丝红线内红线内闭口绝热系闭口绝热系黄线内黄线内不包含电热丝不包含电热丝闭口系闭口系黄线内黄线内包含电热丝包含电热丝闭口绝热系闭口绝热系兰线内兰线内孤立系孤立系14n在工程热力学中，最常见的热力系统是由可压缩工质（在工程热力学中，最常见的热力系统是由可压缩工质（空气空气、燃气燃气、水蒸气水蒸气等）构成的。这类系统若与外界进行功的交换只有等）构成的。这类系统若与外界进行功的交换只有体积变化功体积变化功（膨胀功或压缩功）一种形式（无电功、磁功、表面张力功等），这（膨胀功或压缩功）一种形式（无电功、磁功、表面张力功等），这类系统称为类系统称为简单可压缩系统简单可压缩系统。n如果不做特别说明，本书中的热力系统都是简单可压缩系统。如果不做特别说明，本书中的热力系统都是简单可压缩系统。151-3-1 1-3-1 热力学状态和状态参数热力学状态和状态参数n工质在热机中通过进行一系列的吸热、工质在热机中通过进行一系列的吸热、膨胀、放热等过程来完成能量转换。在膨胀、放热等过程来完成能量转换。在进行这些过程时，工质的进行这些过程时，工质的宏观物理状况宏观物理状况随时在发生变化。随时在发生变化。n把工质在热力变化过程中的某一瞬间所把工质在热力变化过程中的某一瞬间所呈现的宏观物理状况称为工质的呈现的宏观物理状况称为工质的热力学热力学状态状态，简称，简称状态状态。1-3 1-3 工质的热力学状态及其基本状态参数工质的热力学状态及其基本状态参数n工质的状态和其状态参数存在相互对应的关系工质的状态和其状态参数存在相互对应的关系。如果状态参数的全部或。如果状态参数的全部或一部分发生变化，即表明物质所处的状态发生了变化；反之，如果物质一部分发生变化，即表明物质所处的状态发生了变化；反之，如果物质所处的状态发生了变化，则必然可以通过状态参数的变化表示出来。所处的状态发生了变化，则必然可以通过状态参数的变化表示出来。n用来描述工质所处状态的宏观物理量被称为用来描述工质所处状态的宏观物理量被称为状态参数状态参数，如温度、压力等。，如温度、压力等。16n状态参数在工程热力学中是一个非常重要的概念，贯状态参数在工程热力学中是一个非常重要的概念，贯穿了整个教材。其基本特点如下：穿了整个教材。其基本特点如下：1、状态参数是热力系统状态的、状态参数是热力系统状态的单值函数单值函数，它的值取仅，它的值取仅决于给定的状态，而与到达这一状态的路径无关。决于给定的状态，而与到达这一状态的路径无关。2、状态参数在数学上的表现是、状态参数在数学上的表现是点函数点函数，其微元差是，其微元差是全全微分微分，其沿闭合路线的积分为零。，其沿闭合路线的积分为零。17常用状态参数常用状态参数n常用状态参数有：常用状态参数有：压力压力p p、温度温度T T、体积体积V V、热力学能热力学能U U（内能）、（内能）、焓焓H H和熵和熵S Sn其中压力、温度和体积三个状态参数可以直接用仪器测量出来，使用最多，其中压力、温度和体积三个状态参数可以直接用仪器测量出来，使用最多，称为称为基本状态参数基本状态参数；其余状态参数如热力学能、焓和熵等可以通过基本状态；其余状态参数如热力学能、焓和熵等可以通过基本状态参数计算出来。参数计算出来。强度量和广延量强度量和广延量n状态参数还可以按照是否与质量多少有关分为状态参数还可以按照是否与质量多少有关分为强度量强度量和和广延量广延量：与质量多少：与质量多少无关的参数称为无关的参数称为强度量强度量，如温度、压力；与质量多少有关的参数称为，如温度、压力；与质量多少有关的参数称为广延量广延量，对质量具有可加性，如体积、热力学能、焓和熵。对质量具有可加性，如体积、热力学能、焓和熵。n广延参数的比参数具有强度量的性质广延参数的比参数具有强度量的性质，如比体积、比热力学能、比焓和比熵，如比体积、比热力学能、比焓和比熵，一般用对应的小写字母，如一般用对应的小写字母，如v v、u u、h h、s s。n本节首先介绍三个基本状态参数本节首先介绍三个基本状态参数p p、V V、T T，其他状态参数在后面介绍。，其他状态参数在后面介绍。1-3-2 1-3-2 基本状态参数基本状态参数18一、温度一、温度1.定义定义2.热平衡热平衡3.温度测量温度测量4.温标温标191.1.定义定义n从人的从人的宏观感受宏观感受角度：标志物体冷热程度的一个物理量。热的物体温度高，角度：标志物体冷热程度的一个物理量。热的物体温度高，冷的物体温度低。冷的物体温度低。n从从统计热力学统计热力学角度：温度反映的是组成物体的大量基本微粒作无规则运动的角度：温度反映的是组成物体的大量基本微粒作无规则运动的强弱程度。强弱程度。2.2.热平衡热平衡n从从宏观角度宏观角度来定义：两个冷热程度不同的物体相接触，会有能量交换，经过来定义：两个冷热程度不同的物体相接触，会有能量交换，经过一定时间后二者的冷热程度将达到一致，为一定时间后二者的冷热程度将达到一致，为热平衡状态热平衡状态。无论多少个物体。无论多少个物体相接触都能达到热平衡，称相接触都能达到热平衡，称热力学第零定律热力学第零定律，它是温度测量的理论基础。，它是温度测量的理论基础。n从从统计热力学统计热力学角度定义：物体之间处于热平衡状态时，两个物体内部物质分角度定义：物体之间处于热平衡状态时，两个物体内部物质分子做热运动的激烈程度相同。子做热运动的激烈程度相同。返回203.3.温度测量温度测量n温度的测量需要满足两个条件：温度的测量需要满足两个条件：一是能灵敏地感受物体冷热程度变化的仪器，即一是能灵敏地感受物体冷热程度变化的仪器，即温度计温度计；二是建立能以数值形式表示物体冷热程度的二是建立能以数值形式表示物体冷热程度的温标温标。n常用温度计有常用温度计有玻璃水银（酒精）温度计玻璃水银（酒精）温度计、热电偶温度计热电偶温度计、双金属温度计双金属温度计以及以及光学温度计光学温度计等等21WSS WSS 双金属温度双金属温度计 笔式温度笔式温度计 光学红外温度计光学红外温度计玻璃温度计玻璃温度计 返回224.4.温标：温标：（1 1）摄氏温标摄氏温标：单位为：单位为n摄氏温标摄氏温标规定：在标准大气压下纯水的冰点是规定：在标准大气压下纯水的冰点是00，汽点是，汽点是100 100，其，其它温度的数值由作为温度标志的物理量（热电偶的电阻，水银柱的高它温度的数值由作为温度标志的物理量（热电偶的电阻，水银柱的高度等）线性函数来确定。度等）线性函数来确定。（2）华氏温标华氏温标：单位：单位n其温度基准点及划分刻度的方法与摄氏不同：其温度基准点及划分刻度的方法与摄氏不同：在标准大气压下纯水的冰点在标准大气压下纯水的冰点是是32 ，汽点是，汽点是212 。（3）摄氏与华氏温标关系摄氏与华氏温标关系：t=5/9t-32 t =9/5t+32n两者均为两者均为经验温标经验温标，需要借助于测温物质的某种物理特性，因此除基，需要借助于测温物质的某种物理特性，因此除基准点之外，其它的数值（刻度）会因测温物质性质不同而有所不同。准点之外，其它的数值（刻度）会因测温物质性质不同而有所不同。23（3 3）热力学温标（绝对温标）热力学温标（绝对温标）n根据热力学第二定律得到，根据热力学第二定律得到，与测温物质的性质无关与测温物质的性质无关。其单位是开尔文，。其单位是开尔文，K Kn热力学温标采用热力学温标采用单点定度法单点定度法，规定水的三相共存点的温度规定为，规定水的三相共存点的温度规定为273.16K273.16K，热力学温度单位，热力学温度单位1K1K为水的三相点温度的为水的三相点温度的1/273.161/273.16（4 4）热力学温标与摄氏温标的关系）热力学温标与摄氏温标的关系n两种温标单位温度间隔相同，只是基准点不同。换算关系：两种温标单位温度间隔相同，只是基准点不同。换算关系：t(0)=T(K)-273.15t(0)=T(K)-273.1524二、压力二、压力1.定义定义2.压力测量压力测量3.表压力与真空度表压力与真空度4.压力单位压力单位25 1.1.压力定义压力定义n从从宏观角度宏观角度定义：单位面积上所受到的垂直作用力称为定义：单位面积上所受到的垂直作用力称为压力压力（过去也称（过去也称压强）压强）n从从统计热力学统计热力学角度定义：气体的压力是大量气体基本微粒在某一瞬间撞角度定义：气体的压力是大量气体基本微粒在某一瞬间撞击器壁的平均结果。击器壁的平均结果。n压力国际单位为压力国际单位为帕斯卡帕斯卡，符号为，符号为PaPa，或用，或用MPaMPa。返回26 2.2.压力测量压力测量n用来测量工质压力大小的仪器称为用来测量工质压力大小的仪器称为压力计压力计。n常用常用U U型管压力计型管压力计、弹簧压力计弹簧压力计以及以及压电压力计压电压力计等等簧片式压力计簧片式压力计倾斜式微斜式微压计数字式压力计数字式压力计U U型管压力计型管压力计返回273.3.表压力与真空度表压力与真空度n压力计测压元件总是处于某种环境压力作用下，因此所有压力计测得压力压力计测压元件总是处于某种环境压力作用下，因此所有压力计测得压力数值均为工质真实压力与环境介质压力之差，称为数值均为工质真实压力与环境介质压力之差，称为表压力表压力或或真空度真空度。n真实压力真实压力（绝对压力）：容器中气体作用在器壁上的压力为气体的真实压（绝对压力）：容器中气体作用在器壁上的压力为气体的真实压力或绝对压力，力或绝对压力，n大气压力大气压力：地面上空气柱的重量所造成的压力，大气压力受到当地的纬度、：地面上空气柱的重量所造成的压力，大气压力受到当地的纬度、高度和气候条件的影响。高度和气候条件的影响。n表压力表压力和和真空度真空度：由压力计所测得的压力，当真实压力大：由压力计所测得的压力，当真实压力大于环境压力时为表压力，于环境压力时为表压力，pe=p-pb；当真实压力小于环境；当真实压力小于环境压力时为真空度，压力时为真空度，pv=pb-p。n切记切记：在热力学的有关计算中使用的应是工质的绝对压力：在热力学的有关计算中使用的应是工质的绝对压力28返回294.4.压力的单位压力的单位n国际单位国际单位n其它常用压力单位其它常用压力单位n工程热力学中经常用到工程热力学中经常用到标准状态标准状态和和室温室温的概念：的概念：标准状态：标准状态：0 0 ,1atm,1atm室温：室温：20 20 30三、比体积和密度三、比体积和密度1.1.比体积比体积n单位质量物质所占的容积单位质量物质所占的容积2.2.密度密度n单位体积内物质的质量单位体积内物质的质量n比体积与密度不是互相独立的参数比体积与密度不是互相独立的参数，可以仁选其一。工程热力学中常用，可以仁选其一。工程热力学中常用比体积，传热学和流体力学中常用密度。比体积，传热学和流体力学中常用密度。3.3.比体积与密度关系比体积与密度关系311-4 1-4 平衡状态，状态方程式，坐标图平衡状态，状态方程式，坐标图一、平衡状态一、平衡状态1.1.系统内的热平衡及力平衡系统内的热平衡及力平衡2.2.系统与外界之间的热平衡及力平衡系统与外界之间的热平衡及力平衡3.3.平衡状态及其条件平衡状态及其条件4.4.关于热力平衡状态的几点说明关于热力平衡状态的几点说明5.5.平衡状态与均匀状态关系平衡状态与均匀状态关系6.6.平衡状态与稳定状态关系平衡状态与稳定状态关系二、状态方程式二、状态方程式三、三、状态参数坐标图状态参数坐标图321.1.系统内的热平衡及力平衡系统内的热平衡及力平衡n如系统的各部分之间没有热量的传递，系统处于如系统的各部分之间没有热量的传递，系统处于热的平衡热的平衡。此时，。此时，系统内各处工质温度一致，无传热现象。如容器内温度均匀的空气系统内各处工质温度一致，无传热现象。如容器内温度均匀的空气n如组成系统的各部分之间没有相对位移，系统就处于如组成系统的各部分之间没有相对位移，系统就处于力的平衡力的平衡。此。此时，系统内各处工质之间没有动量传递现象。如容器内压力均匀的时，系统内各处工质之间没有动量传递现象。如容器内压力均匀的空气。空气。n如果系统内各部分工质的浓度不再发生变化，则系统就处于如果系统内各部分工质的浓度不再发生变化，则系统就处于化学反化学反应平衡状态应平衡状态 （热力学所研究的系统内工质一般认为不参加化学反应，（热力学所研究的系统内工质一般认为不参加化学反应，因此一般不考虑化学反应平衡）因此一般不考虑化学反应平衡）一、平衡状态一、平衡状态返回332.2.系统与外界之间的热平衡及力平衡系统与外界之间的热平衡及力平衡n如果所研究系统受外界条件影响，则当系统和外界之间温度相同时，如果所研究系统受外界条件影响，则当系统和外界之间温度相同时，认为系统和外界处于认为系统和外界处于热平衡状态热平衡状态；n当系统与外界作用力相等时，认为系统和外界处于当系统与外界作用力相等时，认为系统和外界处于力平衡状态力平衡状态3.3.平衡状态及其条件平衡状态及其条件n一个系统，当在系统内及系统与外界之间的的一切不平衡作用都不存一个系统，当在系统内及系统与外界之间的的一切不平衡作用都不存在时，系统的一切宏观变化停止，系统能够始终保持一个不变的状态，在时，系统的一切宏观变化停止，系统能够始终保持一个不变的状态，该状态便是系统的该状态便是系统的平衡状态平衡状态n在没有化学反应的情况下，化学平衡可不予考虑。此时系统的平衡只在没有化学反应的情况下，化学平衡可不予考虑。此时系统的平衡只要求系统内外达到热平衡和力平衡即可，系统的平衡状态也称为要求系统内外达到热平衡和力平衡即可，系统的平衡状态也称为热力热力平衡状态平衡状态返回344.4.关于热力平衡状态的几点说明关于热力平衡状态的几点说明n当系统内部各部分之间和系统内、外间无温差和力差时，系统将保持当系统内部各部分之间和系统内、外间无温差和力差时，系统将保持永久平衡；永久平衡；n处于内部不平衡的热力系统，在没有外界条件影响或维持外界条件不处于内部不平衡的热力系统，在没有外界条件影响或维持外界条件不变的条件下，会自发地趋于、最终达到平衡；变的条件下，会自发地趋于、最终达到平衡；n开始时处于内部平衡的热力系统，在外界条件发生变化时，系统内部开始时处于内部平衡的热力系统，在外界条件发生变化时，系统内部平衡状态将遭到破坏。经过一定时间系统内外部会在新的外界条件下平衡状态将遭到破坏。经过一定时间系统内外部会在新的外界条件下达到一个新平衡状态达到一个新平衡状态n工程热力学通常只研究处于平衡状态的热力系统。存在热和力的不平工程热力学通常只研究处于平衡状态的热力系统。存在热和力的不平衡系统的研究是传热学和流体力学的研究范畴。衡系统的研究是传热学和流体力学的研究范畴。返回355.5.平衡状态平衡状态与与均匀状态均匀状态关系关系n处于热力平衡状态的系统其内部状态参数并非肯定均匀。（因为受处于热力平衡状态的系统其内部状态参数并非肯定均匀。（因为受重力的作用以及气液等非均相系统）重力的作用以及气液等非均相系统）n对于单相系统，在忽略重力作用情况下，系统内部各处状态参数是对于单相系统，在忽略重力作用情况下，系统内部各处状态参数是均匀的。因此，处于热力平衡状态的系统可以仅用系统内部任一位均匀的。因此，处于热力平衡状态的系统可以仅用系统内部任一位置工质的状态参数来代表整个系统的状态参数。置工质的状态参数来代表整个系统的状态参数。n如果不做特别说明，本书均假定满足上述条件。如果不做特别说明，本书均假定满足上述条件。平衡可不均匀平衡可不均匀返回366.6.平衡状态平衡状态与与稳定状态稳定状态关系关系n稳定状态是系统内各部分工质的状态参数均不随时间发生变化的状稳定状态是系统内各部分工质的状态参数均不随时间发生变化的状态。态。n平衡状态必定是稳定状态，但稳定状态不一定是平衡状态。平衡状态必定是稳定状态，但稳定状态不一定是平衡状态。稳定未必平衡稳定未必平衡返回37二、状态方程式二、状态方程式n对于处于热力平衡状态的对于处于热力平衡状态的简单可压缩热力系统简单可压缩热力系统，根据状态公理，根据状态公理，只需只需要两个独立的状态参数便可以完全确定其状态要两个独立的状态参数便可以完全确定其状态，所有其它状态参数均，所有其它状态参数均可以表示为这两个状态参数的函数。可以表示为这两个状态参数的函数。n对于描述处于平衡状态的简单可压缩热力系统的三个基本状态参数，对于描述处于平衡状态的简单可压缩热力系统的三个基本状态参数，其间必然存在一定的函数关系，这样的关系式叫其间必然存在一定的函数关系，这样的关系式叫状态方程式状态方程式。其形式。其形式为：为：38Pa m3kg气体常数气体常数,单位为单位为J/(kgJ/(kgK)K)KR=MRg=8.314 5 J/(molK)n对于理想气体，其状态状态方程式为：对于理想气体，其状态状态方程式为：R=MRg=8314.5 J/(kmolK)nR R为为通用气体常数通用气体常数,8.3145J/(mol,8.3145J/(molK)K)或或8314.5J/(kmolK)8314.5J/(kmolK)返回39三、三、状态参数坐标图状态参数坐标图n对于处于平衡状态的简单可压缩系统，两个状态参数便可唯一确定出系统对于处于平衡状态的简单可压缩系统，两个状态参数便可唯一确定出系统的状态；反之，确定一个状态需要两个独立状态参数。的状态；反之，确定一个状态需要两个独立状态参数。n基于上述原因，可采用平面坐标图的点来描述简单可压缩系统所处某一平基于上述原因，可采用平面坐标图的点来描述简单可压缩系统所处某一平衡状态，从而使平面坐标图上点和平衡状态建立了一一对应关系。该平面衡状态，从而使平面坐标图上点和平衡状态建立了一一对应关系。该平面坐标图称坐标图称热力状态坐标图热力状态坐标图，图中任一点代表系统某一平衡状态，系统任意，图中任一点代表系统某一平衡状态，系统任意平衡状态也总可以在在该图上表示出来。常用的是平衡状态也总可以在在该图上表示出来。常用的是p-vp-v图和图和T-sT-s图。图。pv1p1v1Ts2T2s2pT3p3T3OOOn 切记：只有平衡状态才可以在热力状态坐标图上表示切记：只有平衡状态才可以在热力状态坐标图上表示401-5 1-5 工质的状态变化过程（热力过程）工质的状态变化过程（热力过程）n热能与机械能的相互转化必须通过工质的状态变化过程才能完成。系热能与机械能的相互转化必须通过工质的状态变化过程才能完成。系统从一个状态变化到另外一个新状态的过程称为统从一个状态变化到另外一个新状态的过程称为热力过程热力过程。n热力学是通过研究系统内工质所进行的状态变化过程来分析研究热能热力学是通过研究系统内工质所进行的状态变化过程来分析研究热能与机械能的转化规律。但实际系统所进行的状态变化过程以前面所学与机械能的转化规律。但实际系统所进行的状态变化过程以前面所学知识很难进行分析。知识很难进行分析。n原因原因：工质发生状态变化必然是平衡遭到破坏的结果，因此在该过程：工质发生状态变化必然是平衡遭到破坏的结果，因此在该过程中系统内工质的状态必然是非平衡状态，而工质实际所进行的的状态中系统内工质的状态必然是非平衡状态，而工质实际所进行的的状态变化过程无法在前述的热力状态坐标图上表示出来。变化过程无法在前述的热力状态坐标图上表示出来。n为此，在工程热力学中引入了为此，在工程热力学中引入了准平衡（准静态）过程准平衡（准静态）过程的概念的概念41一、准平衡过程一、准平衡过程n定义定义如果工质在进行一个状态变化过程时，任一时刻系统内工质的状态都如果工质在进行一个状态变化过程时，任一时刻系统内工质的状态都不会显著偏离平衡状态，即距离平衡状态非常近，则该过程就叫做不会显著偏离平衡状态，即距离平衡状态非常近，则该过程就叫做准准平衡过程平衡过程。n准静态过程可在热力状态参数图上用准静态过程可在热力状态参数图上用连连续实线续实线表示表示出来表示表示出来n准平衡过程的特点准平衡过程的特点该过程中的每一状态可近似看作平衡状态来该过程中的每一状态可近似看作平衡状态来处理，但严格来说又都是非平衡状态，因此处理，但严格来说又都是非平衡状态，因此称为准平衡过程称为准平衡过程42准平衡过程条件准平衡过程条件n一个热力过程可以看作是准静态过程的条件是引起一个热力过程可以看作是准静态过程的条件是引起系统平衡状态遭到系统平衡状态遭到破坏的非平衡作用无限小破坏的非平衡作用无限小。即：。即：如果平衡遭到破坏是如果平衡遭到破坏是力的不平衡力的不平衡引起的，则气体工质和外界之间的引起的，则气体工质和外界之间的压压力差无限小力差无限小如果平衡遭到破坏是如果平衡遭到破坏是热的不平衡热的不平衡引起的，则气体工质和外界之间的引起的，则气体工质和外界之间的温温度差无限小度差无限小n当力和热的不平衡作用同时存在时，则系统内工质和外界之间的压当力和热的不平衡作用同时存在时，则系统内工质和外界之间的压力差和温度差均应无限小力差和温度差均应无限小43n工程上大多数实际热力过程可以作为准平衡过程来处理。原因是大多工程上大多数实际热力过程可以作为准平衡过程来处理。原因是大多数数热力过程进行的速度相对缓慢热力过程进行的速度相对缓慢，系统内工质在平衡遭到破坏后自动，系统内工质在平衡遭到破坏后自动回复平衡所需的时间（回复平衡所需的时间（即驰豫时间）又很短即驰豫时间）又很短，因此工质在平衡遭到破，因此工质在平衡遭到破坏后有足够时间来恢复平衡，随时都不会显著偏离平衡状态。坏后有足够时间来恢复平衡，随时都不会显著偏离平衡状态。n如内燃机活塞的运动速度一般约为如内燃机活塞的运动速度一般约为10m/s10m/s，但气体分子运动速度则在几百，但气体分子运动速度则在几百米之上，因此活塞运动引起的缸内工米之上，因此活塞运动引起的缸内工质的热与力的不平衡可以迅速得到消质的热与力的不平衡可以迅速得到消除，使得气缸运动时缸内工质在任一除，使得气缸运动时缸内工质在任一时刻均非常接近平衡状态。时刻均非常接近平衡状态。n当然也当然也不是所有的热力过程都能看作不是所有的热力过程都能看作准静态过程来处理准静态过程来处理。如可燃气体的爆。如可燃气体的爆炸过程，由于进行速度非常快，不能炸过程，由于进行速度非常快，不能作为准静态过程来处理。作为准静态过程来处理。44思考下列过程性质：思考下列过程性质：容器为刚性绝热，抽去隔板，容器为刚性绝热，抽去隔板，重又平衡重又平衡逐个抽去隔板，又如何？逐个抽去隔板，又如何？45二、可逆过程二、可逆过程n定义定义：当完成了某一过程之后，如果有可能：当完成了某一过程之后，如果有可能使工质使工质沿相同路径逆行回复到原来的状态沿相同路径逆行回复到原来的状态，并使并使与系统有相互作用的外界亦回复到原来与系统有相互作用的外界亦回复到原来状态，而不留下任何改变状态，而不留下任何改变，则这一过程就称，则这一过程就称为为可逆过程可逆过程。不满足上述条件的过程称为。不满足上述条件的过程称为不不可逆过程可逆过程n以活塞的膨胀过程为例来说明：以活塞的膨胀过程为例来说明：在过程在过程1 1到到2 2中，气缸内的工质从外界吸热中，气缸内的工质从外界吸热Q Q，对外界做功，对外界做功W W，工质的状态，工质的状态从状态从状态1 1变到状态变到状态2 2如果能够沿原路径逆行使气缸内工质从状态如果能够沿原路径逆行使气缸内工质从状态2 2变回状态变回状态1 1，同时外界对气，同时外界对气缸内工质做功缸内工质做功W W，工质向外界放热，工质向外界放热Q Q，就可说明过程，就可说明过程1 1到到2 2是可逆过程，因是可逆过程，因为这时系统和外界都没有留下任何变化。为这时系统和外界都没有留下任何变化。QW46n一个热力过程为一个热力过程为可逆过程的充要条件可逆过程的充要条件为：为：1.准静态过程；准静态过程；2.当过程进行时系统内部和外部当过程进行时系统内部和外部无任何形式能量耗散无任何形式能量耗散（如摩擦、漩涡等）；（如摩擦、漩涡等）；（对有换热的情况，换热过程应缓慢、内外温差应无限小）（对有换热的情况，换热过程应缓慢、内外温差应无限小）（对有运动部件的情况，移动应缓慢、内外作用力差应无限小、无摩擦）（对有运动部件的情况，移动应缓慢、内外作用力差应无限小、无摩擦）可逆过程的充要条件可逆过程的充要条件n可逆过程可逆过程与与准平衡过程准平衡过程的关系的关系1.准平衡过程只着眼于系统内部工质是否处于热力平衡状态，不考虑准平衡过程只着眼于系统内部工质是否处于热力平衡状态，不考虑系统内部是否有能量耗散，也不考虑系统外部是否有摩擦。因此，可系统内部是否有能量耗散，也不考虑系统外部是否有摩擦。因此，可逆过程必是准平衡过程，但准平衡过程未必是可逆过程逆过程必是准平衡过程，但准平衡过程未必是可逆过程2.可逆过程和准平衡过程一样在热力学上是可以描述的，在热力状态可逆过程和准平衡过程一样在热力学上是可以描述的，在热力状态坐标图上用连续的实线表示。坐标图上用连续的实线表示。47可逆过程的可逆过程的意义意义:n实际的热力过程总是存在不可逆因素（热力不平衡、能量耗散）因而实际的热力过程总是存在不可逆因素（热力不平衡、能量耗散）因而都是不可逆。如虽然实际气缸内工质膨胀过程的逆过程可以使工质从都是不可逆。如虽然实际气缸内工质膨胀过程的逆过程可以使工质从终态返回初态，但所消耗的功和向外界释放的热量均会大于正过程的终态返回初态，但所消耗的功和向外界释放的热量均会大于正过程的膨胀功和吸收的热量，从而给外界留下变化，外界不能复原。膨胀功和吸收的热量，从而给外界留下变化，外界不能复原。n可逆过程可以看作实际不可逆过程的极限和理想化情况可逆过程可以看作实际不可逆过程的极限和理想化情况。它仍能够反。它仍能够反映实际过程的主要能量转换规律，且对可逆过程的研究结果在进行修映实际过程的主要能量转换规律，且对可逆过程的研究结果在进行修正后也可用于实际过程。正后也可用于实际过程。n可逆过程的三个作用：可逆过程的三个作用：简化简化了过程的分析和计算（忽略了热力不平衡了过程的分析和计算（忽略了热力不平衡和能量耗散）；和能量耗散）；指明指明了过程的改进方向；为实际过程的计算做了过程的改进方向；为实际过程的计算做准备准备48可逆和不可逆过程举例可逆和不可逆过程举例n单纯传热过程单纯传热过程非准静态非准静态不可逆不可逆准静态准静态 可逆可逆n作功作功过程（系程（系统绝热）pbpfF非准静态过程非准静态过程准静态过程，可逆准静态过程，可逆准静态过程，不可逆准静态过程，不可逆491.1.可逆过程可逆过程=准静态过程准静态过程+没有耗散效应没有耗散效应2.2.准静态过程着眼于系统内部平衡，可逆过程则着眼于系统内部及系统与准静态过程着眼于系统内部平衡，可逆过程则着眼于系统内部及系统与外界作用的总效果外界作用的总效果3.3.一切实际过程都是不可逆过程一切实际过程都是不可逆过程4.4.可逆过程可用状态参数图上实线表示可逆过程可用状态参数图上实线表示5.5.内部可逆过程的概念（内部可逆过程的概念（准静态过程准静态过程+没有内部耗散效应）没有内部耗散效应）可逆过程总结可逆过程总结：50一、功的定义一、功的定义1 1功的力学定义功的力学定义n力和沿力的方向位移的乘积称为力所作的功力和沿力的方向位移的乘积称为力所作的功2 2功的热力学定义功的热力学定义n通过系统边界而传递的能量，且其全部效果可表现为举起重物。（效果通过系统边界而传递的能量，且其全部效果可表现为举起重物。（效果相当，不要求真的举起重物）相当，不要求真的举起重物）n在热力学中质量为在热力学中质量为m m的工质做的功用的工质做的功用W W 表示，单位质量工质做的功用表示，单位质量工质做的功用w w 表表示。示。w w=W W/m mn注意注意：功与系统动能及位能的区别（功是过程量，只有对过程说功才是：功与系统动能及位能的区别（功是过程量，只有对过程说功才是有意义的；动能和位能是储存能，可以说某一状态具有多少动能或位能，有意义的；动能和位能是储存能，可以说某一状态具有多少动能或位能，对于过程而言，则是有多少动能和位能的变化。对于过程而言，则是有多少动能和位能的变化。1-6 1-6 功和热量功和热量 513 3功和功率的单位功和功率的单位4 4功的正负约定功的正负约定n工质膨胀，系统对外作功，功为工质膨胀，系统对外作功，功为“+”“+”n工质被压缩，外界对系统作功，功为工质被压缩，外界对系统作功，功为“-”“-”另外：在分析有关功的问题时，一定要搞清楚谁是做功者，谁是受功者另外：在分析有关功的问题时，一定要搞清楚谁是做功者，谁是受功者52二、可逆过程功的计算与图示二、可逆过程功的计算与图示n对于可逆过程，系统内工质对外界的作用力与外界对系统内工质的所有反对于可逆过程，系统内工质对外界的作用力与外界对系统内工质的所有反作用力之和随时只相差一个无限小量。作用力之和随时只相差一个无限小量。n下面以气缸内下面以气缸内mkgmkg工质可逆膨胀为例来说明可逆过程功的计算。对于一个工质可逆膨胀为例来说明可逆过程功的计算。对于一个微元过程：微元过程：n对于对于1kg1kg工质而言，其微元可逆膨胀功为：工质而言，其微元可逆膨胀功为：n约定约定：工质对外界做功（即系统膨胀）为正，外界对工质做功（即系统：工质对外界做功（即系统膨胀）为正，外界对工质做功（即系统被压缩）为负。膨胀功与压缩功也统称为被压缩）为负。膨胀功与压缩功也统称为体积变化功体积变化功。n注意：上述计算公式虽然是根据活塞膨胀得出的，但只要满足可逆的条注意：上述计算公式虽然是根据活塞膨胀得出的，但只要满足可逆的条件，对件，对任意形状系统、任意过程任意形状系统、任意过程的容积变化功的计算均能应用。的容积变化功的计算均能应用。n对于一个有限膨胀过程对于一个有限膨胀过程1-21-2而言，其可逆膨胀为：而言，其可逆膨胀为：FFext53可逆过程功的表示：可逆过程功的表示：n膨胀功在膨胀功在p-vp-v图上可用过程线下方与图上可用过程线下方与v v轴包围的面积来表示，因此轴包围的面积来表示，因此p-vp-v图也图也叫做叫做示功图示功图。n据此也可看出，功是过程量。热力过程路径不同，系统做功大小也不同。据此也可看出，功是过程量。热力过程路径不同，系统做功大小也不同。这与状态参数在两个状态之间的变化量形成鲜明对比。这与状态参数在两个状态之间的变化量形成鲜明对比。n注意：由于注意：由于W W和和w w本身就是对过程才有意义的量，因此本身就是对过程才有意义的量，因此WW和和ww只是代表只是代表一个微元过程工质做的功，而不代表功的微元变化量。一个微元过程工质做的功，而不代表功的微元变化量。n下面以气缸内下面以气缸内mkgmkg工质可逆膨胀为例来说工质可逆膨胀为例来说明可逆过程功的表示明可逆过程功的表示54不可逆过程不可逆过程功的计算（用外部参数）功的计算（用外部参数）n引入可逆过程的优点：引入可逆过程的优点：不需要知道外界情况，不需要知道摩擦损失不需要知道外界情况，不需要知道摩擦损失等不可逆因素，只需要通过过程中工质的状态变化便可计算出系统等不可逆因素，只需要通过过程中工质的状态变化便可计算出系统对外界做功的多少对外界做功的多少55n讨论：讨论：有用功概念有用功概念其中其中:W W-膨胀功膨胀功 W Wl l-摩擦耗功摩擦耗功 W Wr r-排斥大气功排斥大气功pbf56n例例1-2 某种气态工质，从初态某种气态工质，从初态1可逆膨胀到达终态可逆膨胀到达终态2过程中分别遵循：过程中分别遵循：（2）求：两过程气体膨胀功（求：两过程气体膨胀功（a、b为常数）为常数）解：解：（1）（2）（1）可用面积可用面积1A2MN1表示表示可用面积可用面积1B2MN1表示表示（3 3）计算结果也表明功的大小不仅取决于初终态，也与路径有关）计算结果也表明功的大小不仅取决于初终态，也与路径有关57三、热量的定义三、热量的定义1.1.定义：定义：2.2.热力系统与外界之间仅仅热力系统与外界之间仅仅由于温度不同由于温度不同而通过边界而通过边界传递的能量传递的能量。3.3.热量单位热量单位：n用用Q Q表示质量为表示质量为m kgm kg工质在过程中与外界传递的热量，国际单位为工质在过程中与外界传递的热量，国际单位为J J或或kJkJ；n用用q q表示质量为表示质量为1kg1kg工质在过程中与外界传递的热量，国际单位为工质在过程中与外界传递的热量，国际单位为J/kgJ/kg或或kJ/kgkJ/kg；3 3热量正负约定热量正负约定：n系统从外界吸热，系统与外界传递热量为系统从外界吸热，系统与外界传递热量为“+”；n系统向外界放热，系统与外界传递热量为系统向外界放热，系统与外界传递热量为“-”58四、可逆过程热量的计算与图示四、可逆过程热量的计算与图示1 1可逆过程热量的可逆过程热量的计算计算2 2可逆过程热量的可逆过程热量的图示图示:n在在T-s图上可以表示出系统与外界传递热量的大小，图上可以表示出系统与外界传递热量的大小，故故T-s图也称图也称示热图示热图；n可以看出热量也是一个过程量，系统与外界传递可以看出热量也是一个过程量，系统与外界传递热量的大小与过程路径有关；热量的大小与过程路径有关；n不可逆过程热量的计算方法在后面的学习中讲授不可逆过程热量的计算方法在后面的学习中讲授59五、热量与功的异同五、热量与功的异同1.1.相同点：相同点：n热量和功均为热量和功均为通过边界传递通过边界传递的能量；的能量；n热量和功均为热量和功均为过程量过程量；2.2.不同点：不同点：n功功传递由传递由压力差压力差推动，比体积变化是作功标志；推动，比体积变化是作功标志；热量热量传递由传递由温差温差推动，推动，比熵变化是传热的标志。比熵变化是传热的标志。n功功是物系间通过宏观运动发生相互作用传递的能量，总是和物体的是物系间通过宏观运动发生相互作用传递的能量，总是和物体的宏宏观位移观位移有关；有关；热热是物系间通过紊乱的微粒运动发生相互作用而传递的是物系间通过紊乱的微粒运动发生相互作用而传递的能量。能量。n功转变为热是无条件的，热转变为功是有条件的。功转变为热是无条件的，热转变为功是有条件的。60六、状态参数与过程量的区别六、状态参数与过程量的区别1.1.过程量过程量：nQ Q和和W W本身就是反映某一过程中系统与外界交换能量的物理量，因此，功和热等过程量只有对本身就是反映某一过程中系统与外界交换能量的物理量，因此，功和热等过程量只有对于过程而言才是有意义的，且与过程路径有关。不能说工质在某一状态有多少功和热，不能于过程而言才是有意义的，且与过程路径有关。不能说工质在某一状态有多少功和热，不能用用QQ和和WW代表某一有限过程的热量和功。代表某一有限过程的热量和功。n对于微元过程而言，对于微元过程而言，W W 和和QQ仅代表该微元过程中系统和外界交换的热量和功，没有微分仅代表该微元过程中系统和外界交换的热量和功，没有微分的含义。的含义。2.2.状态参数状态参数：n压力、温度等状态参数对于工质的某一状态有确定的值，因此状态参数是点函数，可以说工压力、温度等状态参数对于工质的某一状态有确定的值，因此状态参数是点函数，可以说工质在某一状态的状态参数是多少。质在某一状态的状态参数是多少。n对于某一过程而言，状态参数的变化量也有意义。必须用对于某一过程而言，状态参数的变化量也有意义。必须用pp和和TT等表示状态参数变化值，等表示状态参数变化值，该值大小仅与过程的初终态有关，与过程路径无关。该值大小仅与过程的初终态有关，与过程路径无关。n对微元过程而言，对微元过程而言，dpdp和和dTdT等代表该微元过程状态参数的变化，是全微分。等代表该微元过程状态参数的变化，是全微分。3.3.状态参数与过程量的关系状态参数与过程量的关系：n热力过程（循环）把工质状态参数变化与过程量联系起来。热力学的主要目的就是研究其中热力过程（循环）把工质状态参数变化与过程量联系起来。热力学的主要目的就是研究其中的数量关系。前面已经讲过，对于可逆过程，利用有关公式我们可以通过状态参数的变化把的数量关系。前面已经讲过，对于可逆过程，利用有关公式我们可以通过状态参数的变化把功和热量计算出来。对于一般过程，它们之间的数量关系由热力学基本定律来确定。功和热量计算出来。对于一般过程，它们之间的数量关系由热力学基本定律来确定。61一、一、热力循环的定义、特点及意义热力循环的定义、特点及意义n定义：一系列封闭热力过程的综合称为定义：一系列封闭热力过程的综合称为热力循环热力循环，简称循环，简称循环n特性：工质在从某一状态出发，完成一个热力循环后会重新回到原特性：工质在从某一状态出发，完成一个热力循环后会重新回到原状态。因此在经过一个热力循环后，工质一切状态参数的变化值为状态。因此在经过一个热力循环后，工质一切状态参数的变化值为0 0，但该循环的过程功和热量不是，但该循环的过程功和热量不是0 0n意义：热力循环是实现热能与机械能之间的意义：热力循环是实现热能与机械能之间的连续连续相互转变所必须的。相互转变所必须的。单个的热力过程虽然也可实现热能与机械能之间的相互转变，但不单个的热力过程虽然也可实现热能与机械能之间的相互转变，但不能连续实现该转变。能连续实现该转变。1-7 1-7 热力循环热力循环62二、可逆循环与不可逆循环二、可逆循环与不可逆循环n定义：如果构成一个热力循环的全部热力过程均为可定义：如果构成一个热力循环的全部热力过程均为可逆热力过程，则该循环称为逆热力过程，则该循环称为可逆循环可逆循环；若构成循环的；若构成循环的热力过程中有部分或全部是不可逆的，则该循环称为热力过程中有部分或全部是不可逆的，则该循环称为不可逆循环不可逆循环。n可逆循环在坐标图上可用一组完全封闭的连续实现来可逆循环在坐标图上可用一组完全封闭的连续实现来表示。不可逆循环也可用一组完全封闭的曲线表示，表示。不可逆循环也