工程热力学复习大纲

工程热力学复习大纲
一 名词解释
1 比热容的定义为：单位物量的物质 ，温度升高或降低1K（1°C）所吸收或放出的热量，
称为该物体的比热容（有时简称比热）。即 c=δqdT。
2定容比热容：在定容情况下，单位物量的气体，温度变化1K（1°C）所吸收或放 出的热
量。即
c
v
=δ
q
v
dT
3定压 比热容：在定压情况下，单位物量的气体，温度变化1K（1°C）所吸收或放出的热
量。
4 梅耶公式（适用于理想气体）：
c
p
-
c
v
=R
5
c
p
与
c
v
之比值称为比热容比，它也是一个 重要参数。K=
c
p

c
v=

M
c
p
M
c
v

6 膨胀功（也称容积功）：在压力差作用下，由于系统工质容积发生变化而传递的机械功。
7绝热节流： 稳态稳流的流体快速流过狭窄断面，来不及与外界换热也没有功量的传递，可
理想化称为绝热节流。绝热 节流前后焓相等。
h
1
=
h
2

8 节流过程是指 流体（液体、气体）在管道中流经阀门、孔板或多孔堵塞物等设备时，由
于局部阻力，使流体压力降低的 一种特殊流动过程。若节流过程中流体与外界没有热量交
换，称为绝热节流。
9绝对湿度:每 立方米湿空气中所含有的水蒸气质量，称为湿空气的绝对湿度。绝对湿度也
就是湿空气中水蒸气的密度ρ v，按理想气体状态方程其计算式为ρv=mvV=pvRvT(kgm?)
10相对湿度（
φ
）:湿空气的绝对湿度ρv与同温度下饱和空气的饱和绝对湿度ρs的比值。。
11 定熵 滞止参数：将具有一定速度的流体在定熵条件下扩压，使其流速降低为零，这时气
体的参数称为定熵滞止 参数。
12准静态过程：理论研究可以设想一种过程，这种过程进行的非常缓慢，使过程中系统内< br>部被破坏了的平衡状态有足够的时间恢复到新的平衡态，从而使过程的每一瞬间，系统内
部的状态 都非常接近平衡状态，即整个过程可看作是由一系列非常接近平衡态的状态所组
成，这样的过程称为准静 态过程。
13可逆过程：系统经历某一过程后，如果能使系统与外界同时恢复到初始状态，对外界没< br>有留下任何影响，既没有得到功，也没有消耗功。这种过程没有热力学损失，其正向效果
与逆向效 果恰好互相抵消，这样的过程称为可逆过程。
14饱和空气：由干空气与饱和水蒸气（状态点b）所组成的湿空气
15 未饱和空气：由干空气与过热水蒸气（状态点a）所组成的湿空气。
16 湿空气密度
17 热力学能：内动能、内位能及维持一定分子结构的化学能和原子核内部的原子能等一起
构成内部储存能， 统称热力学能。
18外部储存能：将系统的宏观能量和重力位能称为外部储存能。
宏观动能：以外界为参考坐标的系统宏观运动所具有的能量。
重力位能：系统工质与外力场的相互作用所具有的能量。
19 系统的总能:系统的总能E为内储存能与外储存能之和。 E=U+E
k
+E
p
E=U+12mc
?
+mg
对1kg质量物体的总能，也称比总能。 e=12mc
?
+gz
20 功量：在热力学中，功是系统除温差以外的其他不平衡视差所引起的系统与外界之间传
递的能量。

21 轴功：系统通过机械轴与外界传递的机械功。
22 流动功（或推动功 ）：为推动流体通过控制体界面而传递的机械功，它是维持流体正常
流动所必须传递的能量。
23技术功：技术功等于彭长功与流动功的代数和。
24 熵由熵流和熵产组成。
令δsf=δq?T,称为熵流，是由热量的流动带来的熵变，故吸热为正；放热为负；绝热为
零。
令δsg=(δw-δw?)T,称为熵产，是由闭口系统内部任何不可逆因素带来的熵变。称
△δw=δw- δw?为由于过程不可逆带来的作功能力的损失。显然δsg在不可逆时为正；可
逆时为零。
25 火用：当系统由任意状态可逆转变到与环境状态相平衡时，能最大限度转换为功的那部
分 能量称为火用。不能转换为功的那部分能量称为火无。
26 干度x=湿蒸汽中含干蒸汽的质量湿蒸汽的总质量
二 填空
1 将流动工质传递的总能量中 取决于工质的热力状态的那部分能量写在一起，引入一新的
物理量，称为焓，定义式为：H=U+PV（ J） 或 h=u+pv（Jkg）
2 理想气体的焓和热力学能一样，也仅是温度的单值函数。
3 焓的物意：⑴对流动工质（开口系统），表示沿流动方向传递的总能量中，取决于热力状
态 的那部分能量。⑵对不流动工质（闭口系统），焓只是一个复合状态参数。
4 卡诺循环是由两个可逆的定熵过程和两个可逆的定温过程构成的。
5 热湿比ε在h- d图上反映了过程线1-2的倾斜度，因此，也称角系数。ε=1000△h△d 是
过程方向与特征。
6 状态公理：确定纯物质系统平衡状态的独立参数N=n+1
7 单位质量工质在微元热力过程中所作的膨胀过程为：δw=pfdS=pdv
可逆过程1-2所作的膨胀功为w=∫
1
?
pdv(Jkg)
8通 常规定：系统吸热，q为正值；系统对外放热，q为负值。相应地，可逆过程中熵的变
化为：系统吸热， ds＞0；系统放热，ds＜0；绝热过程，ds=0。
9 正循环是动力循环，逆循环是制冷与制热循环。
10 理想气体状态方程：
1kg气体：pv=RT mkg气体：pV=mRT 1kmol物量：pV
M
=R
0
T nkmol物量pV=nR
0
T
11 通用气体常数R
0
：R0
=
p
0
V
M
0
T
0
(kmol*K)
已知通用气体常数及气体的分子量即可求得气体常数R：R=R
0
M (J(kg*K))
12

技术功、膨胀功及流动功之间的关系，由式

w
t
=q-△h=(△u+w)-( △u+
p
2< br>v
2
-
p
1
v
1
)=w+
p
1
v
1
-
p
2
v
2
及上图可知：
w
t
= w+
p
1
v
1
-
p2
v
2
=面积12561+面积41604-面积23052
显然，技术功也是过程量，其值取决于初、终状态及过程特征。

13 习题1-1 如果气压计读值为B=10?Pa（a=5）,试完成下列计算：
⑴表压力为1.5MPa时的绝对压力（MPa）；
⑵真空表读值为4kPa时的绝对压力（kPa）；
⑶绝对压力为90 kPa时的真空值（kPa）；
⑷绝对压力为1MPa时的表压力（MPa）。
14

各压力间的关系
15 稳态稳流能量方程表达式 ：δQ=【（h
2
-h
1
）+12(c
2
?-c
1
?
)+g(
z
2
-
z
1
)】δm+δW
s
或 Q=【（h
2
-h
1
）+12(c
2
?-c
1
?
)+g(
z
2
-
z
1
)】m+
W
s
对于单位质量工质可写成：q=（h
2
-h
1
）+12(c
2
?-c
1
?
)+g(
z
2
-
z
1
)+
w
s
=△h+12△c
?
+
w
s
对于微元热力过程：δq=dh+12d c
?+gdz+δw
s
16音速：微小扰动在物体中的传播速度。
17马 赫数：在研究可压缩流体时，以当地音速作为比较标准，引进马赫数这个无因次量，
用M表示，其定义为 M=ca.式中c是给定状态的气体流速，
a是该状态下的音速。根据马赫数的大小，可以把气流速度< br>分为三档：当M＜1，称为亚音速；当M=1，称为音速；当M
＞1，称为超音速
18 连续性方程：dcc+dff-dvv=0
绝热稳定流动能量方程式：d*c
?
2=-dh
定熵过程方程式：dpp+kdvv=0
19 习题1-5 某气缸中有0.5Kg的气体， 从初态p
1
=0.7MPa，V
1
=0.02m
?，
可逆膨 胀到终态
V
2
=0.05 m
?，
各膨胀过程维持以下关系：⑴p= 定值；⑵pV=定值。试计算各过程所作的膨胀
功；并示意在p-v图上。


三 判断
1 边界：分隔系统与外界的分界面，称为边界，其作用是确定研究对象，将系统与外界分
隔开来。 系统的边界可以是实际存在的、假想的、固定不变的，也可以是运动或可变形的。

2 外界：边界以外与系统相互作用的物体，称为外界或环境。
3 绝热系统：系统与外界之间没有没有热量传递的系统，称为绝热系统。
4 孤立系统：系统与外界之间不发生任何能量传递和物质交换的系统，称为孤立系统。
5 单相系与复相 系：系统中工质的物理、化学性质都均匀一致的部分称为一个相，相与相
之间有明显的界限。由单一物相 组成的系统称为单相系；由两个相以上组成的系统称为复
相系，如固、液、气组成称三相系统。
6 单元系与多元系：由一种化学成分组成的系统称为单元系，纯物质就属单元系，例如，
纯水 、纯氧、纯氮等，无论它们是单相还是复相都是单元系。又两种以上不同化学成分组
成的系统称为多元系 ，例如，氮气、水和冰组成的混合物属二元系统，化学反应系统及溶
液等都属多元系统。
7 均匀系与非均匀系：成分和相在整个系统空间呈均匀分布称为均匀系，否则为非均匀系。
8 强度性系 数：与物质的量无关的参数，如温度T、压力P，系统中单元体的参数值与整个
系统的参数值相同，与质 量多少无关，没有可加性。强度性参数在热力过程中起着推动力
作用，称为广义力或势，一切实际热力过 程都是在某种势差推动下进行的。
9 广延性参数：与物质的量有关的参数，如系统的体积V、热力学 能U、焓H和熵S等，
整个系统的某广延性参数值等于系统中各单元体该广延性参数值之和。在热力过程 中，广
延性参数的变化起着类似力学中位移的作用，称为广义位移。如传递热量必然引起系统熵
的变化；系统对外作膨胀功必然引起系统体积的增加。
10 制冷系数可能大于、等于或小于1，而供热系数总是大于1。 ε2=1+ε1
11 dff=(M
?
-1)dcc 指出了任何流体定熵流动过程中管道截面积变化与速度变化的关系。
12 制冷循环：1-2是空气在压缩机内定熵压缩过程；
2-3是空气在冷却器内定压放热过程；
3-4是空气在膨胀机内定熵膨胀过程；
4-1是空气在冷室换热器中定压吸热过程。
四 选择

1 临界压力Pc与进口压力P1的比值，称为临界压力比β，即β=PcP1。
2 国际单位制（ＳＩ） 规定压力单位为帕斯卡（Ｐａ），即１Ｐａ＝１Ｎ／㎡。工程上还采
用其他压力单位，如巴（ｂａｒ）、 标准大气压（ａｔｍ）、工程大气压（ａｔ）、毫米水柱
（ｍｍＨ
２
Ｏ）和毫米汞柱（ ｍｍＨｇ）等单位。
3 只有绝对压力才是状态参数。
五 简答
1 溜冰冰刀
2 北方冬天晾衣服，是否经过液相？ 不经过
3 有没有500°C的水？ 没有，t＞374.16°C
4 有没有-3°C的蒸汽？ 有
5 在一密闭容器内有水的气液混合物加热能使其变为气态吗？ 不能
6 绝对湿度的大小能否说明湿空气的干燥或潮湿的程度？ 不能
六 计算
习题3-3膨胀功、流动功、轴功和技术功有何差别，互相有无联系？试用p-v图说明之。

习题3-5有一闭口系统，从状 态1经过a变化到状态2，如图，又从状态2经过b回到状态
1；再从状态1经过c变化到状态2。在这 个过程中，热量和功的某些值已知，如下表中所
列，还有某些量未知（表中空白栏），试确定这些未知量 。



过程
1-a-2
2-b-1
1-c-2
解：闭口系统。
使用闭口系统能量方程
(1)对1-a-2 和2-b-1组成一个闭口循环，有
?
Q?
?
W

即10＋（－7）＝x1+（－4） x1=7 kJ
(2)对1-c-2和2-b-1也组成一个闭口循环
x2＋（－7）＝2+（－4） x2=5 kJ
(3)对过程2-b-1，根据
Q??U?W

热量Q（kJ）
10
-7
x2
膨胀功W（kJ）
x1
-4
2
??
?U?Q?W??7?(?4)?
－3 kJ

习题3-6 一闭口系统经历了一个由四个过程组成的循环，试填充表中所缺数据。
过程
1～2
2～3
Q（kJ）
1100
0
W（kJ）
0
100
ΔE（kJ）
1100
-100

3～4
4～5
-950
0
0
50
-950
-50


习题4-3 将满足下列要求的多变过程表示在p-v图及T-s图上（工质为空气）。
⑴工质既升压、又升温、又放热；
⑵工质既膨胀、又降温、又放热；
⑶n=1.6的膨胀过程，并判断q、w、△u的正负；
⑷n=1.3的压缩过程，并判断q、w、△u的正负。





习题4-4将p-v图表示的循环，如图所示，表示在T-s图上。








习题5-1 卡诺循环工作于600 °C及40°C两个热源之间，设卡诺循环每秒钟从高温热源取
热100KJ。求⑴卡诺循环的热效率； ⑵卡诺循环产生的功率；⑶每秒钟排向冷源的热量。