篇一：工程热力学 基本知识点
第一章 基 本 概 念 1.基本概念
热力系统：用界面将所要研究的对象与周围环境分隔开来，这种人为分隔的研究对象，称为热力系统，简称系统。
边界：分隔系统与外界的分界面，称为边界。 外界：边界以外与系统相互作用的物体，称为外界或环境。
闭口系统：没有物质穿过边界的系统称为闭口系统，也称控制质量。
开口系统：有物质流穿过边界的系统称为开口系统，又称控制体积，简称控制体，其界面称为控制界面。 绝热系统：系统与外界之间没有热量传递，称为绝热系统。
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，称为孤立系统。
单相系：系统中工质的物理、化学性质都均匀一致的系统称为单相系。
复相系：由两个相以上组成的系统称为复相系，如固、液、气组成的三相系统。
单元系：由一种化学成分组成的系统称为单元系。 多元系：由两种以上不同化学成分组成的系统称为多元系。
均匀系：成分和相在整个系统空间呈均匀分布的为均匀系。
非均匀系：成分和相在整个系统空间呈非均匀分布，称非均匀系。
热力状态：系统中某瞬间表现的工质热力性质的总状况，称为工质的热力状态，简称为状态。 平衡状态：系统在不受外界影响的条件下，如果宏观热力性质不随时间而变化，系统内外同时建立了热的和力的平衡，这时系统的状态称为热力平衡状态，简称为平衡状态。
状态参数：描述工质状态特性的各种物理量称为工质的状态参数。如温度（T）、压力（P）、比容（υ）或密度（ρ）、内能（u）、焓（h）、熵（s）、自由能（f）、自由焓（g）等。
基本状态参数：在工质的状态参数中，其中温度、压力、比容或密度可以直接或间接地用仪表测量出来，称为基本状态参数。
温度：是描述系统热力平衡状况时冷热程度的物理量，其物理实质是物质内部大量微观分子热运动的强弱程度的宏观反映。
热力学第零定律：如两个物体分别和第三个物体处于热平衡，则它们彼此之间也必然处于热平衡。 压力：垂直作用于器壁单位面积上的力，称为压力，也称压强。
相对压力：相对于大气环境所测得的压力。如工程上常用测压仪表测定系统中工质的压力即为相对压力。
比容：单位质量工质所具有的容积，称为工质的比容。
密度：单位容积的工质所具有的质量，称为工质的密度。
强度性参数：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，如温度、压力等。在热力过程中，强度性参数起着推动力作用，称为广义力或势。
广延性参数：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，如系统的容积、内能、焓、熵等。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。
准静态过程：过程进行得非常缓慢，使过程中系统内部被破坏了的平衡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，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，并称之为准静态过程。
可逆过程：当系统进行正、反两个过程后，系统与外界均能完全回复到初始状态，这样的过程称为可逆过程。
膨胀功：由于系统容积发生变化（增大或缩小）而通过界面向外界传递的机械功称为膨胀功，也称容积功。
热量：通过热力系边界所传递的除功之外的能量。 热力循环：工质从某一初态开始，经历一系列状态变化，最后又回复到初始状态的全部过程称为热力循环，简称循环。 2.常用公式 状态参数:?dx?
12
x2?x1
dx?0
状态参数是状态的函数，对应一定的状态，状
态参数都有唯一确定的数值，工质在热力过程中发生状态变化时，由初状态经过不同路径，最后到达
终点，其参数的变化值，仅与初、终状态有关，而与状态变化的途径无关。 温 度 ：
?q??w
或??u
?0，du?0
mw21．?BT
2
mw2
—分子平移运动的动能，其中m是2
循环热效率:
?t?
w0q1?q2q??1?2 q1q1q1
式中
式中
q1—工质从热源吸热； q2—工质向冷源放热； w0—循环所作的净功。
一个分子的质量，w是分子平移运动的均方根速度；
B—比例常数；
T—气体的热力学温度。
制冷系数：
?1?
q2q2
? w0q1?q2
q2—工质从冷源吸取热量；
2．T?273?t 压 力 ：
式中
q1—工质向热源放出热量；
1．
p?
2mw2n?nBT 323
P—单位面积上的绝对压力；
2
w0—循环所作的净功。
供热系数：
?2?
式中
q1q1
? w0q1?q2
n—分子浓度，即单位容积内含有气体的分子数式中
q1—工质向热源放出热量
n?
N
，其中N为容积V包含的气体分子总数。 V
F—整个容器壁受到的力，单位
q2—工质从冷源吸取热量
w0—循环所作的净功
F
2．p?
f
为牛（N）； 3．
第二章 气体的热力性质 1.基本概念
理想气体：气体分子是由一些弹性的、忽略分子之间相互作用力（引力和斥力）、不占有体积的质点所构成。
比热：单位物量的物体，温度升高或降低1K（1℃）所吸收或放出的热量，称为该物体的比热。 定容比热：在定容情况下，单位物量的物体，温度变化1K（1℃）所吸收或放出的热量，称为该物体的定容比热。
定压比热：在定压情况下，单位物量的物体，温度变化1K（1℃）所吸收或放出的热量，称为该物体的定压比热。
定压质量比热：在定压过程中，单位质量的物体，当其温度变化1K（1℃）时，物体和外界交换的热量，称为该物体的定压质量比热。
定压容积比热：在定压过程中，单位容积的物体，当其温度变化1K（1℃）时，物体和外界交换的热量，称为该物体的定压容积比热。
kg/m
3
3
f—容器壁的总面积（m2）。
（P>B）
p?B?pg
p?B?H
式中
压力；
（P<B）
B—当地大气压力
Pg—高于当地大气压力时的相对压力，称表
H —低于当地大气压力时的相对压力，称
为真空值。 比容: 1．v?式中
V
m
m/kg
3
V—工质的容积
m—工质的质量
2．?v?1 式中
?—工质的密度
定压摩尔比热：在定压过程中，单位摩尔的物体，当其温度变化1K（1℃）时，物体和外界交换的热量，称为该物体的定压摩尔比热。
v—工质的比容
m/kg
热力循环:
定容质量比热：在定容过程中，单位质量的物体，当其温度变化1K（1℃）时，物体和外界交换的热量，称为该物体的定容质量比热。
定容容积比热：在定容过程中，单位容积的物体，当其温度变化1K（1℃）时，物体和外界交换的热量，称为该物体的定容容积比热。
定容摩尔比热：在定容过程中，单位摩尔的物体，当其温度变化1K（1℃）时，物体和外界交换的热量，称为该物体的定容摩尔比热。
混合气体的分压力：维持混合气体的温度和容积不变时，各组成气体所具有的压力。
道尔顿分压定律：混合气体的总压力P等于各组成气体分压力Pi之和。
混合气体的分容积：维持混合气体的温度和压力不变时，各组成气体所具有的容积。
阿密盖特分容积定律：混合气体的总容积V等于各组成气体分容积Vi之和。
混合气体的质量成分：混合气体中某组元气体的质量与混合气体总质量的比值称为混合气体的质量成分。
混合气体的容积成分：混合气体中某组元气体的容积与混合气体总容积的比值称为混合气体的容积成分。
混合气体的摩尔成分：混合气体中某组元气体的摩尔数与混合气体总摩尔数的比值称为混合气体的摩尔成分。
对比参数：各状态参数与临界状态的同名参数的比值。
对比态定律：对于满足同一对比态方程式的各种气体，对比参数
7．
式中 VM= Mv—气体的摩尔容积，m/kmol；
R0=MR—通用气体常数，
J/kmol·K
适用于1千摩尔理想气体。 4．
3
pV?nR0T
式中
V—nK mol气体所占有的容积，m3；
n—气体的摩尔数，
n?
m
，kmol M
适用于n千摩尔理想气体。
5．通用气体常数：R0
R0?8314
J/Kmol·K
R0与气体性质、状态均无关。
6．气体常数：R
R?
R08314
J/kg·K ?
MM
R与状态无关，仅决定于气体性质。
p1v1p2v2
?T1T2
比热：
1．比热定义式：c?
?q
dT
表明单位物量的物体升高或降低1K所吸收或放出的热量。其值不仅取决于物质性质，还与气体热力的过程和所处状态有关。
2．质量比热、容积比热和摩尔比热的换算关系：
pr、Tr和vr中若有两个相等，则第三
c'?
Mc
?c?0 22.4
c—质量比热，kJ/Kg·k
个对比参数就一定相等，物质也就处于对应状态中。 2.常用公式 理想气体状态方程： 1．
式中
c'—容积比热，kJ/m3·k
Mc—摩尔比热，kJ/Kmol·k
pv?RT
式中2．
p—绝对压力 Pa m/kg
3
3．定容比热：cv
?
?qv
dT
?
v—比容
duv??u?
??? dT??T?v
T—热力学温度 K 表明单位物量的气体在定容情况下升高或降低1K所吸收或放出的热量。 4．定压
适用于1千克理想气体。
pV?mRT
式中 V—质量为mkg气体所占的容积 适用于m千克理想气体。 3．
?
?qp
dT
?
dh dT
表明单位物量的气体在定压情况下升高或降低1K所吸收或放出的热量。 5．梅耶公式：
pVM?R0T
cp?cv?R c'p?c'v??0R Mcp?Mcv?MR?R0
6．比热比： ?
gi?
miniMiMM??xii?riimnMMM
gi?ri
Mi?R
?ri?riiMRi?
折合分子量：
?
cpcv
?
c'pc'v
?
McpMcv
cv?
?R
??1
?nR
??1
niMi
nn
m?i?1
M????xiMi??riMi
nni?1i?1
n
cp
M?
1
1?2????nM1M2Mn
?
道尔顿分压定律：
n
?p?p1?p2?p3????pn???pi? ?i?1??T,V
1
n
gi?i?1Mi
折合气体常数：
阿密盖特分容积定律：
n
?
V?V1?V2?V3????Vn??V?i??i?1??T,P
RnR
R?0?0?
Mm
?niR0
i?0
n
m
?
?mi
i?1
n
R0Mi
m
??giRi
i?1
n
质量成分：
R?
gi?
mim
R0R0
?
Mr1M1?r2M2????rnMn
1
n
?
g1?g2????gn??gi?1
i?1
rr1r2
?????nR1R2Rn
Vi
容积成分：ri?
V
n
ri
?
1
?R
i?1
n
i
r?r1?r2??rn??ri?1分压力的确定
i?1
V
pi?ip?rip
niV
摩尔成分：xi?
nR?M
pi?gi?p?gip?gii?p
?iMiRx?x1?x2????xn??xi?1
i?1n
混合气体的比热容：
容积成分与摩尔成分关系：
n
ri?i?xi
n
c?g1c1+g2c2+???gncn??gici
i?1
n
质量成分与容积成分：
混合气体的容积比热容：
然界普遍规律称为能量守恒与转换定律。把这一定
n
律应用于伴有热现象的能量和转移过程，即为热力学第一定律。
第一类永动机：不消耗任何能量而能连续不断作功的循环发动机，称为第一类永动机。
热力学能：热力系处于宏观静止状态时系统内所
c'?r1c'+r12c'2+???rnc'n??rci'i
i?1
混合气体的摩尔比热容：
Mc?M?gici??xiMici
i?1
i?1
nn
有微观粒子所具有的能量之和。
外储存能：也是系统储存能的一部分，取决于系统工质与外力场的相互作用（如重力位能）及以外界为参考坐标的系统宏观运动所具有的能量（宏观动能）。这两种能量统称为外储存能。
轴功：系统通过机械轴与外界传递的机械功称为轴功。
流动功（或推动功）：当工质在流进和流出控制体界面时，后面的流体推开前面的流体而前进，这样后面的流体对前面的流体必须作推动功。因此，流动功是为维持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。 热力状态的那部分能量。对于流动工质，焓=内能+流动功，即焓具有能量意义；对于不流动工质，焓只是一个复合状态参数。
混合气体的热力学能、焓和熵U
??Ui 或
i?1
n
U??miui
i?1
n
H??Hi 或H??mihi
i?1
i?1
nn
S??Si
i?1
n
或 S
??misi 焓：流动工质向流动前方传递的总能量中取决于
i?1
n
范德瓦尔(Van der Waals)方程
a??
?p?2??v?b??RT
v??
对于1kmol实际气体
稳态稳流工况：工质以恒定的流量连续不断地进
出系统，系统内部及界面上各点工质的状态参数和宏观运动参数都保持一定，不随时间变化，称稳态稳流工况。
?a?
?p?2??VM?b??R0T 技术功：在热力过程中可被直接利用来作功的能
V?M?量，称为技术功。
压缩因子：
动力机：动力机是利用工质在机器中膨胀获得机械功的设备。
压气机：消耗轴功使气体压缩以升高其压力的设备称为压气机。
节流：流体在管道内流动，遇到突然变窄的断面，由于存在阻力使流体压力降低的现象。 ，
2.常用公式 外储存能： 宏观动能：
vpv
z??vidRT
T
对比参数： Tr?
Tcvvr?
vc
p
， pr?
pc
Ek?
12mc 2
第三章 热力学第一定律 1.基本概念
热力学第一定律:能量既不能被创造，也不能被消灭，它只能从一种形式转换成另一种形式，或从一个系统转移到另一个系统，而其总量保持恒定，这一自
重力位能：
Ep?mgz
式中
g—重力加速度。
系统总储存能：
篇二：工程热力学知识点
工程热力学复习知识点
一、知识点
基本概念的理解和应用（约占40%），基本原理的应用和热力学
分析能力的考核（约占60%）。
1. 基本概念
掌握和理解：热力学系统(包括热力系，边界，工质的概念。热
力系的分类：开口系，闭口系，孤立系统)。
掌握和理解：状态及平衡状态,实现平衡状态的充要条件。状态
参数及其特性。制冷循环和热泵循环的概念区别。
理解并会简单计算：系统的能量，热量和功（与热力学两个定律
结合）。
2. 热力学第一定律
掌握和理解：热力学第一定律的实质。
理解并会应用基本公式计算：热力学第一定律的基本表达式。闭
口系能量方程。热力学第一定律应用于开口热力系的一般表达式。稳态稳流的能量方程。
理解并掌握：焓、技术功及几种功的关系（包括体积变化功、流
动功、轴功、技术功）。
3. 热力学第二定律
掌握和理解：可逆过程与不可逆过程(包括可逆过程的热量和功
的计算)。
掌握和理解：热力学第二定律及其表述（克劳修斯表述，开尔文
表述等）。卡诺循环和卡诺定理。
掌握和理解：熵（熵参数的引入，克劳修斯不等式，熵的状态参
数特性）。
理解并会分析：熵产原理与孤立系熵增原理，以及它们的数学表
达式。热力系的熵方程（闭口系熵方程，开口系熵方程）。温-熵图
的分析及应用。
理解并会计算：学会应用热力学第二定律各类数学表达式来判定
热力过程的不可逆性。
4. 理想气体的热力性质
熟悉和了解：理想气体模型。
理解并掌握：理想气体状态方程及通用气体常数。理想气体的比
热。
理解并会计算：理想气体的内能、焓、熵及其计算。理想气体可
逆过程中，定容过程，定压过程，定温过程和定熵过程的过程特点，
过程功，技术功和热量计算。
5. 实际气体及蒸气的热力性质及流动问题
理解并掌握：蒸汽的热力性质（包括有关蒸汽的各种术语及其意
义。例如：汽化、凝结、饱和状态、饱和蒸汽、饱和温度、饱和压力、
三相点、临界点、汽化潜热等）。蒸汽的定压发生过程（包括其在
p-v和T-s图上的一点、二线、三区和五态）。
理解并掌握：绝热节流的现象及特点
6. 蒸汽动力循环
理解计算：蒸气动力装置流程、朗肯循环热力计算及其效率分析。
能够在T-S图上表示出过程，提高蒸汽动力装置循环热效率的各种途
径（包括改变初蒸汽参数和降低背压、再热和回热循环）。
7、制冷与热泵循环
理解、掌握并会计算：空气压缩制冷循环，蒸汽压缩制冷循环的
热力计算及制冷系数分析。能够在T-S图上表示出过程，提高制冷系
数和热泵系数的途径，分析热泵循环和制冷循环的区别和联系。
二、典型题解
概念题：
1、过热蒸汽的温度是否一定很高？未饱和水的温度是否一定很低？
答：过热蒸汽、未饱和水是这样定义的，当蒸汽的温度高于其压力对
应的饱和温度时称作过热蒸汽，其压力下t > ts ；当温度低于其压力
对应的饱和温度t < ts 时，则工质的相态一定是液态，则称其为未饱
和 水。因此，过热蒸汽不一定温度很高，未饱和水未必温度很低，
它们都是相对于其环境压力所对应的饱和温度而言的状态。
2、在h－s图上，能否标出下列水和蒸汽的状态点？（1）焓为h1的
未饱和水；（2）焓为h2的饱和水；（3）参数为p1、t1的湿蒸汽；
（4）压力为p的干蒸汽；（5）水、汽性质相同的状态。
3、填空
4、判断下列过程中那些是可逆的；不可逆的；可以是可逆的。并扼
要说明不可逆原因。
（1） 对刚性容器内的水加热，使其在恒温下蒸发。
（2） 对刚性容器内的水作功，使其在恒温下蒸发。
（3） 对刚性容器中的空气缓慢加热，使其从50℃升温到100℃
解：（1）可以是可逆过程，也可以是不可逆过程，取决于热源温度
与温是否相等。水若两者不等，则存在外部的传热不可逆因素， 便是不可逆过程。
（2）对刚性容器的水作功，只可能是搅拌功，伴有摩擦扰动，因而
有内不可逆因素，是不可逆过程。
（3）可以是可逆的，也可以是不可逆的，取决于热源温度与空气温
度是否随时相等或保持无限小的温差。
5、绝热容器内有一定气体，外界通过容器内的叶轮向气体加入w kJ
的功。若气体视为理想气体，试分析气体内能的内能，焓，温度，熵
如何变化？
答：根据热力学第一定律，外界所做的功全部转化成为内能的增量，因而内能，焓，温度均增加；该过程不可逆，熵也增加。
6、 对与有活塞的封闭系统，下列说法是否正确?
1) 气体吸热后一定膨胀，内能一定增加。
答：根据热力学第一定律，气体吸热可能使内能增加，也可能对外做功，或者两者同时进行；关键是吸热量能否完全转变为功，由于气体的定温膨胀过程可使得吸收的热量完全转化为功，内能不增加，所以说法错误。
2）气体膨胀时一定对外做功。
答： 一般情况下，气体膨胀时候要对外做功，但当气体向真空中膨胀时候，由于外力为零，所以功也为零。
3）气体对外做功，内能一定减少。
答：根据热力学第一定律，在定温条件下，气体可以吸收热量并全部转化为功，从而保持内能不变。
7、焓的物理意义是什么？
答：焓的定义式:焓=内能+流动功 H=U+pV
焓的物理意义：
1. 对流动工质（开口系统）工质流动时与外界传递与其热力状态有关的总能量。
2. 对不流动工质（闭口系统）仍然存在但仅是一个复合的状态参数。
8、熵的物理含义？
篇三：工程热力学知识总结
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