熱力系統(tǒng)第二部分第1頁(yè)，課件共34頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月一般過(guò)程Processp1

=p0+重物p，Tp0T1

=T0突然去掉重物最終p2

=p0T2

=T0pv12..第2頁(yè)，課件共34頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月準(zhǔn)平衡過(guò)程Quasi-staticprocessp1

=p0+重物p，Tp0T1

=T0假如重物有無(wú)限多層每次只去掉無(wú)限薄一層pv12...系統(tǒng)隨時(shí)接近于平衡態(tài)第3頁(yè)，課件共34頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月準(zhǔn)平衡過(guò)程（準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程）：定義——若過(guò)程進(jìn)行的相對(duì)緩慢，工質(zhì)在平衡被破壞后自動(dòng)回復(fù)平衡所需的時(shí)間很短，工質(zhì)有足夠的時(shí)間來(lái)恢復(fù)平衡，隨時(shí)都不顯著偏離平衡狀態(tài)。——由一系列連續(xù)的平衡態(tài)組成的過(guò)程第4頁(yè)，課件共34頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月實(shí)現(xiàn)條件1、壓力差的作用2、溫差的作用P1Pext1AP1A若f=0，ΔP=（P1-Pext1）

0若f≠0，ΔP=（P1-（Pext1+f/A）)

0ΔT=（T1-Text1）

0第5頁(yè)，課件共34頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月實(shí)際工程都是不平衡過(guò)程，準(zhǔn)平衡過(guò)程是一種理想狀態(tài)實(shí)際過(guò)程中哪些過(guò)程可近似看做準(zhǔn)平衡過(guò)程呢？

分析準(zhǔn)平衡過(guò)程的特點(diǎn)第6頁(yè)，課件共34頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月特點(diǎn)——準(zhǔn)平衡過(guò)程是實(shí)際過(guò)程進(jìn)行的足夠緩慢的極限過(guò)程

由不平衡建立新平衡所需的時(shí)間＜＜過(guò)程進(jìn)行所用的時(shí)間破壞平衡所需時(shí)間（外部作用時(shí)間）恢復(fù)平衡所需時(shí)間（馳豫時(shí)間）第7頁(yè)，課件共34頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月準(zhǔn)平衡過(guò)程的工程應(yīng)用例：活塞式內(nèi)燃機(jī)2000轉(zhuǎn)/分曲柄2沖程/轉(zhuǎn)，0.15米/沖程活塞運(yùn)動(dòng)速度=200020.15/60=10m/s壓力波恢復(fù)平衡速度（聲速）350m/s破壞平衡所需時(shí)間（外部作用時(shí)間）>>恢復(fù)平衡所需時(shí)間（馳豫時(shí)間）一般的工程過(guò)程都可認(rèn)為是準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程具體工程問(wèn)題具體分析。“突然”“緩慢”第8頁(yè)，課件共34頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月可逆過(guò)程1、可逆過(guò)程：（1）工質(zhì)沿相同的路徑進(jìn)行；（2）回復(fù)到原來(lái)狀態(tài)（3）外界也回復(fù)到原來(lái)狀態(tài)而不留下任何變化準(zhǔn)平衡過(guò)程有：（P1-（Pext1+f/A）)

0（T1-Text1）

0ppext1212得功W耗功Wf=0pv12第9頁(yè)，課件共34頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

1、可逆過(guò)程的條件（1）準(zhǔn)平衡過(guò)程；（2）過(guò)程中沒(méi)有任何耗散（f=0、無(wú)熱阻、無(wú)電阻等）準(zhǔn)平衡過(guò)程+無(wú)耗散效應(yīng)=可逆過(guò)程第10頁(yè)，課件共34頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月引入可逆過(guò)程的意義

準(zhǔn)平衡過(guò)程是實(shí)際過(guò)程的理想化過(guò)程，但并非最優(yōu)過(guò)程，可逆過(guò)程是最優(yōu)過(guò)程。可逆過(guò)程的功與熱完全可用系統(tǒng)內(nèi)工質(zhì)的狀態(tài)參數(shù)表達(dá)，可不考慮系統(tǒng)與外界的復(fù)雜關(guān)系，易分析。實(shí)際過(guò)程不是可逆過(guò)程，但為了研究方便，先按理想情況（可逆過(guò)程）處理，用系統(tǒng)參數(shù)加以分析，然后考慮不可逆因素加以修正。第11頁(yè)，課件共34頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月例判斷下面哪些過(guò)程是可逆的？哪些是不可逆的？哪些是可以可逆的？說(shuō)明理由。1、對(duì)剛性容器內(nèi)的水加熱，使水在恒溫下蒸發(fā)。2、對(duì)剛性容器內(nèi)的水做功，使水在恒溫下蒸發(fā)。3、對(duì)剛性容器中的空氣緩慢加熱，使空氣從50℃升高到100℃。第12頁(yè)，課件共34頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月Heattransfer常見(jiàn)的不可逆過(guò)程不等溫傳熱T1T2T1>T2Q節(jié)流過(guò)程

(閥門(mén)）p1p2p1>p2FrequentlyencounteredirreversibilitiesThrottler第13頁(yè)，課件共34頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月常見(jiàn)的不可逆過(guò)程混合過(guò)程?????????????????★★★★★★★★★★★★★★自由膨脹真空????????????FrequentlyencounteredirreversibilitiesUnrestrainedexpansionMixingprocess第14頁(yè)，課件共34頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2、過(guò)程功ppextdx過(guò)程功：δW=Fdxpv12可逆過(guò)程，∴δW=Fdx=pAdx=pdV∴δW=pdV微功形式——過(guò)程功形式——可逆過(guò)程第15頁(yè)，課件共34頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2、過(guò)程功pv12dv示功圖2）

p-V圖上用面積表示3）功的大小與路徑有關(guān)，

過(guò)程量Pathfunction4）統(tǒng)一規(guī)定：dV>0，膨脹對(duì)外作功（正）

dV<0，壓縮外內(nèi)作功（負(fù)）5）適于準(zhǔn)平衡下的任何工質(zhì)（一般為流體）6）外力無(wú)限制，功的表達(dá)式只是系統(tǒng)內(nèi)部參數(shù)7）有無(wú)f，只影響系統(tǒng)功與外界功的大小差別1）單位為[kJ]或[kJ/kg]Ww第16頁(yè)，課件共34頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月示功圖indicator(p-V)diagrampV.12.pp外21mkg工質(zhì)：W=pdV1kg工質(zhì)：w=pdvW第17頁(yè)，課件共34頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月熱力學(xué)最常見(jiàn)的功容積變化功

其他準(zhǔn)平衡功：拉伸功，表面張力功，電功等第18頁(yè)，課件共34頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3、過(guò)程熱量與熵HeatandEntropy

熱量定義：熱量是熱力系與外界相互作用的另一種方式，在溫度的推動(dòng)下，以微觀(guān)無(wú)序運(yùn)動(dòng)方式傳遞的能量。可逆過(guò)程中：過(guò)程功：過(guò)程熱量：示熱圖S12dST熱量與途徑相關(guān)第19頁(yè)，課件共34頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月過(guò)成功和過(guò)程熱量比較能量傳遞方式容積變化功傳熱量性質(zhì)過(guò)程量過(guò)程量推動(dòng)力壓力p

溫度T標(biāo)志

dV,dv

dS

,ds公式條件準(zhǔn)平衡或可逆可逆第20頁(yè)，課件共34頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月熵（Entropy）的定義reversible比參數(shù)

[kJ/kg.K]ds:

可逆過(guò)程

qrev除以傳熱時(shí)的T所得的熵

清華大學(xué)劉仙洲教授命名為“熵”廣延量

[kJ/K]mkg工質(zhì)：1kg工質(zhì)：第21頁(yè)，課件共34頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月熵的說(shuō)明1、熵是狀態(tài)參數(shù)

3、熵的物理意義：熵體現(xiàn)了可逆過(guò)程

傳熱的大小與方向2、符號(hào)規(guī)定系統(tǒng)吸熱時(shí)為正

Q>0dS>0系統(tǒng)放熱時(shí)為負(fù)

Q<0dS<04、用途：判斷熱量方向計(jì)算可逆過(guò)程的傳熱量第22頁(yè)，課件共34頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月示功圖與示熱圖pVWTSQ

示功圖示熱圖第23頁(yè)，課件共34頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4、熱力循環(huán)Cycle要實(shí)現(xiàn)連續(xù)作功，必須構(gòu)成循環(huán)定義：熱力系統(tǒng)中的工質(zhì)經(jīng)過(guò)一系列變化回到初態(tài)的閉合過(guò)程，稱(chēng)為熱力循環(huán)。鍋爐汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)給水泵凝汽器過(guò)熱器pv132循環(huán)中所有過(guò)程均可逆循環(huán)由過(guò)程構(gòu)成不可逆循環(huán)可逆過(guò)程不可逆循環(huán)可逆循環(huán)逆向循環(huán)循環(huán)正向循環(huán)第24頁(yè)，課件共34頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月正循環(huán)動(dòng)力循環(huán)Powercycle順時(shí)針循環(huán)v134p2s7T586凈效應(yīng)：對(duì)外作功凈效應(yīng)：吸熱第25頁(yè)，課件共34頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月順時(shí)針循環(huán)wnet高溫?zé)嵩磓1q2低溫?zé)嵩村仩t汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)給水泵凝汽器過(guò)熱器q1q2第26頁(yè)，課件共34頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月逆循環(huán)動(dòng)力循環(huán)Powercycle逆時(shí)針循環(huán)v132p4s7T568凈效應(yīng)：對(duì)內(nèi)作功凈效應(yīng)：放熱第27頁(yè)，課件共34頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月逆時(shí)針循環(huán)wnet高溫?zé)嵩磓1q2低溫?zé)嵩吹?8頁(yè)，課件共34頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第一章小結(jié)Summary基本概念：熱力系平衡態(tài)準(zhǔn)平衡過(guò)程、可逆過(guò)程過(guò)程量、狀態(tài)量、狀態(tài)參數(shù)功量、熱量、熵

p-V圖、T-S圖循環(huán)、評(píng)價(jià)指標(biāo)第29頁(yè)，課件共34頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月重點(diǎn)與難點(diǎn)1、熱力系統(tǒng)與工質(zhì)2、平衡狀態(tài)和狀態(tài)參數(shù)3、準(zhǔn)平衡過(guò)程4、可逆過(guò)程5、過(guò)程功：6、過(guò)程熱量：7、熱力循環(huán)第30頁(yè)，課件共34頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月可逆過(guò)程與平衡過(guò)程的區(qū)別和聯(lián)系可逆過(guò)程一定是平衡過(guò)程平衡過(guò)程不一定是可逆過(guò)程可逆過(guò)程＝平衡過(guò)程＋無(wú)耗散可逆過(guò)程完全理想，以后均用可逆過(guò)程的概念。準(zhǔn)平衡過(guò)程很少用。第31頁(yè)，課件共34頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月例二一蒸汽動(dòng)力廠(chǎng)，鍋爐的蒸汽產(chǎn)量D=180×103kg/h，輸出功率P=5500KW