工程热力学与传热学绪论一、热能及其利用热能的利用2008.2热机二、热能转换装置的工作过程蒸汽机示意图蒸汽动力循环装置系统简图原子能蒸汽动力装置系统简图废气内燃机的工作原理图压缩制冷装置系统简图各种热工装置的热力学共性内容归纳三、热力学的发展1798年，英国物理学家和政治家BenjaminThompson(1753-1814)通过炮膛钻孔实验开始对功转换为热进行定量研究。1799年，英国化学家HumphryDavy(1778-1829)通过冰的摩擦实验研究功转换为热。1824年，法国陆军工程师NicholasLéonardSadiCarnot发表了“关于火的动力研究”的论文。他通过对自己构想的理想热机的分析得出结论：热机必须在两个热源之间工作，理想热机的效率只取决与两个热源的温度，工作在两个一定热源之间的所有热机，其效率都超不过可逆热机，热机在理想状态下也不可能达到百分之百。这就是卡诺定理。卡诺的论文发表后，没有马上引起人们的注意。过了十年，法国工程师BenôltPaulEmileClapeyron(1799-1864)把卡诺循环以解析图的形式表示出来，并用卡诺原理研究了汽液平衡，导出了克拉佩隆方程。1842年，德国医生JuliusRobertMayer(1814-1878)主要受病人血液颜色在热带和欧洲的差异及海水温度与暴风雨的启发，提出了热与机械运动之间相互转化的思想。1847年，德国物理学家和生物学家HermannLudwigvonHelmholtz(1821-1894)发表了“论力的守衡”一文，全面论证了能量守衡和转化定律。1843-1848年，英国酿酒商JamesPrescottJoule(1818-1889)以确凿无疑的定量实验结果为基础，论述了能量守恒和转化定律。焦耳的热功当量实验是热力学第一定律的实验基础。根据热力学第一定律:热功可以按当量转化，而根据卡诺原理热却不能全部变为功，当时不少人认为二者之间存在着根本性的矛盾。1850年，德国物理学家RudolfJ.Clausius(1822-1888)进一步研究了热力学第一定律和克拉佩隆转述的卡诺原理，发现二者并不矛盾。他指出，热不可能独自地、不付任何代价地从冷物体转向热物体，并将这个结论称为热力学第二定律。克劳胥斯在1854年给出了热力学第二定律的数学表达式，1865年提出“熵”的概念。1851年，英国物理学家LordKelvin(1824-l907)指出，不可能从单一热源取热使之完全变为有用功而不产生其他影响。这是热力学第二定律的另一种说法。1853年，他把能量转化与物系的内能联系起来，给出了热力学第一定律的数学表达式。1875年，美国耶鲁大学数学物理学教授JosiahWillardGibbs发表了“论多相物质之平衡”的论文。他在熵函数的基础上，引出了平衡的判据；提出热力学势的重要概念，用以处理多组分的多相平衡问题；导出相律，得到一般条件下多相平衡的规律。吉布斯的工作，把热力学和化学在理论上紧密结合起来，奠定了化学热力学的重要基础。热力学基本定律反映了自然界的客观规律,以这些定律为基础进行演绎、逻辑推理而得到的热力学关系与结论,显然具有高度的普遍性、可靠性与实用性,可以应用于机械工程、化学、化工等各个领域,由此形成了化学热力学、工程热力学、化工热力学等重要的分支。化学热力学主要讨论热化学、相平衡和化学平衡理论。工程热力学主要研究热能动力装置中工作介质的基本热力学性质、各种装置的工作过程以及提高能量转化效率的途径。化工热力学是以化学热力学和工程热力学为基础，结合化工实际过程逐步形成的学科。四、值得研究的问题1、为了获得一定数量的机械能是否必须投入热量？反之，为了使热量从低温物体传给高温物体，是否一定要以消耗功或热作为代价？2、为什么在各种动力装置中既要吸热又要放热？这是不是热工转换的必要条件？3、不同的工质对热工转换的程度是否有影响？4、影响能量转换的因素有哪些？如何提高转换的效果？五、研究的内容和方法2008.2工程热力学的研究方法：课程特点：系统性强、概念抽象、计算简单。学习要求：1.提高课堂学习效率。2.课后及时整理学习笔记，复习巩固提高。3.按时、独立完成作业。4.有问题及时答疑。5.独立完成实验。如何学好工程热力学：六、本课程的主要内容七、本课程的考核第一章热力学第一定律1、工质和热源定义：实现热能和机械能互相转化的媒介物质，称为工质（传递能量的载能物质）；特点要求：（1）流动性；（2）膨胀性。最适宜作工质的物质是气体；热库：热力系它具有无限大的热容量，它可以对外放出或吸入有限的热量而不改变自身的温度。热源：工质从中取热的热库，冷源：接受工质放热（排出热能）的热库。2、热力系的定义通常根据所研究问题的需要，