1、精選優質文檔-傾情為你奉上第1章 基本概念11 本章基本要求深刻理解熱力系統、外界、熱力平衡狀態、準靜態過程、可逆過程、熱力循環的概念，掌握溫度、壓力、比容的物理意義，掌握狀態參數的特點。12 本章難點1熱力系統概念，它與環境的相互作用，三種分類方法及其特點，以及它們之間的相互關系。2引入準靜態過程和可逆過程的必要性，以及它們在實際應用時的條件。3系統的選擇取決于研究目的與任務，隨邊界而定，具有隨意性。選取不當將不便于分析。 選定系統后需要精心確定系統與外界之間的各種相互作用以及系統本身能量的變化,否則很難獲得正確的結論。4穩定狀態與平衡狀態的區分：穩定狀態時狀態參數雖然不隨時間改變，但是靠外

2、界影響來的。平衡狀態是系統不受外界影響時，參數不隨時間變化的狀態。二者既有所區別，又有聯系。平衡必穩定,穩定未必平衡。5注意狀態參數的特性及狀態參數與過程參數的區別。13 例題例1：絕熱剛性容器內的氣體通過閥門向氣缸充氣。開始時氣缸內沒有氣體,如圖1.1所示。氣缸充氣后,氣體推動氣缸內的活塞向上移動,如圖1.2所示。設管道閥門以及氣缸均可認為是絕熱的。若分別選取開口系統與閉口系統,試說明它們的邊界應該如何劃定?這些系統與外界交換的功量與熱量又如何?解：(1)若以容器內原有的氣體作為分析對象，屬于閉口系統。容器放氣前，邊界如圖1.1中的虛線所示。放氣后邊界如圖1.2中的虛線所示。氣體對活塞作的功

3、W是閉口系統與外界交換的功量。氣體通過活塞與外界交換的熱量Q是此閉口系統的傳熱量。圖1.1 圖1.2 圖1.3 圖1.4（2）若以容器放氣后殘留在容器內的氣體作為分析對象，同樣也是閉口系統。這時放氣前的邊界如圖1.3中的虛線所示。放氣后的邊界如圖1.4的虛線表示。殘留氣體對離開容器的那部分放逸氣體所作的功，是本閉口系統與外界交換的功，殘留氣體與放逸氣體之間交換的熱量是本系統的傳熱量。（3） 類似地若以放逸氣體為分析對象，同樣也是閉口系統。其邊界將如圖1.3和圖1.4中的點劃線所示。此閉口系統與外界交換的功量除了與殘留氣體之間的功量(大小與第二種情況的相同，方向相反)外，還應包括對活塞所作的功。

4、同樣，除了與殘留氣體之間的傳熱量(大小與第二種情況的相同，方向相反)外，還應包括通過活塞與外界交換的熱量。（4）若以容器或氣缸為分析對象，則均屬開口系統，容器的壁面或氣缸與活塞的壁面為其邊界。前者以對放逸氣體作出的流動功與傳熱量為系統與外界交換的功量與熱量，后者以對活塞及管道內氣體的功量與熱量為系統與外界交換的功量與熱量。例2：溫度為100的熱源，非常緩慢地把熱量加給處于平衡狀態下的0的冰水混合物，試問：1、冰水混合物經歷的是準靜態過程嗎？2、加熱過程是否可逆？解：此熱力過程為準靜態過程，因為此熱力過程的弛豫時間很短，熱源非常緩慢地把熱量加給冰水混合物，則冰水混合物重建熱力平衡的時間遠遠小于傳

5、熱過程對冰水混合物平衡狀態的破壞，所以可以近似地把此熱力過程看作是準靜態過程。分析此熱力過程，取為系統的冰水混合物和作為外界的熱源之間存在有溫差，100的高質能通過傳熱過程轉換為0的低質能，有能量的耗散，所以此熱力過程不能被假設為可逆過程。例3:表壓力或真空度為什么不能當作工質的壓力？工質的壓力不變化，測量它的壓力表或真空表的讀數是否會變化？解：作為工質狀態參數的壓力是絕對壓力，測得的表壓力或真空度都是工質的絕對壓力與大氣壓力的相對值，因此不能作為工質的壓力；因為測得的是工質絕對壓力與大氣壓力的相對值，即使工質的壓力不變，當大氣壓力改變時也會引起壓力表或真空表讀數的變化。圖1.5汽例4：一剛性

6、絕熱容器內充有水和水蒸氣混合物，它們的溫度與壓力分別相等，不隨時間變化。試問汽水混合物是否已處于平衡態？汽水混合物的各種參數量是否到處均勻？水解：如圖1.5所示的剛性絕熱容器內，水和水蒸氣的壓力相同，溫度相等，均不隨時間變化，而且不受外界的影響，因此該汽水混合物已處于平衡態。處于平衡態的汽水的混合物中，汽相與液相的密度顯然不同。因此即使處于平衡態的系統內部，各種參數并不一定均勻。說明：系統內部各種參數均勻的必定平衡；反之平衡時未必各種參數都是均勻，即均勻必平衡，平衡未必均勻。1.4 思考及練習題1名詞解釋閉口系統、開口系統、絕熱系統、孤立系統、熱力平衡狀態、準靜態過程、可逆過程、熱力循環2判斷

7、下列過程是否為可逆過程：1)對剛性容器內的水加熱使其在恒溫下蒸發。2)對剛性容器內的水作功使其在恒溫下蒸發。3)對剛性容器中的空氣緩慢加熱使其從50升溫到1004)定質量的空氣在無摩擦、不導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。6)鍋爐中的水蒸汽定壓發生過程（溫度、壓力保持不變）。7)高壓氣體突然膨脹至低壓。8)摩托車發動機氣缸中的熱燃氣隨活塞迅速移動而膨脹。9)氣缸中充有水，水上面有無摩擦的活塞，緩慢地對水加熱使之蒸發。3試判斷下列敘述是否正確,說明理由。1)平衡態是系統的熱力狀態參數不隨時間變化的狀態。2)不可逆的熱力過程是指工質逆過程無法恢復到初始狀態的過程。

8、3)由于準靜態過程都是微小偏離平衡態的過程，故從本質上說屬于可逆過程。4)工質發生熱量交換,狀態參數中只有一個參數必然要發生變化,這個參數就是溫度。5)任何可逆過程都是準靜態過程。6)封閉系統是指系統內的工質不發生宏觀位移的那些系統。4有人說，不可逆過程是無法恢復到起始狀態的過程。這種說法對嗎？5鐵棒一端浸入冰水混合物中，另一端浸入沸水中，經過一段時間，鐵棒各點溫度保持恒定，試問，鐵棒是否處于平衡狀態？6知道兩個參數就可以確定氣體的狀態，從而可決定其它參數，例如，已知壓力和比容就可確定內能和焓，但理想氣體的內能和焓只決定于溫度，與壓力、比容無關，前后是否矛盾，如何理解？7表述狀態參數的特性。8某容器中氣體壓力估計在3MPa左右，現只有兩只最大刻度為2MPa的壓力表。試問，能否用來測定容器中氣體的壓力？容 器圖1.69容器自壓縮空氣總管充氣（如圖1.6），若要分析充氣前后容器中氣體狀態的變化情況，首先要選取系統。（a）按開口系統考慮如何選取系統？（b）按閉口系統考慮如何選取系統？（c）什么情況下可抽象為絕熱充氣過程？（d