山西能源学院：《工程热力学》课程教学资源（PPT课件）第1章 基本概念及定义 1.4 平衡状态

1-4平衡状态

平衡状态 1-4

工程热力学、平衡状态（thermodynamic equilibrium state）无外界影响系统保持状态参数不随时间而改变的状态。·热平衡（thermalequilibrium）△T→0无外界作用，系统内部、系统与外界处处温度相等。·力平衡（mechanicalequilibrium）无外界作用，系统内部、系统与外界处处压力相等。Ap-0·相平衡（phaseequilibrium）化学平衡（chemicalequilibrium）·系统平衡的充要条件内外一切势差趋近于0。Au→0势差消失是平衡的条件，也是平衡的本质

——无外界影响系统保持状态参数不随时间而改变的状态。 • 热平衡（thermal equilibrium） 无外界作用，系统内部、系统与外界 处处温度相等。 • 力平衡（mechanical equilibrium） 无外界作用，系统内部、系统与外界处处压力相等。 • 系统平衡的充要条件——内外一切势差趋近于0。 势差消失是平衡的条件，也是平衡的本质。 一、平衡状态（thermodynamic equilibrium state） • 相平衡（phase equilibrium） • 化学平衡（chemical equilibrium） ΔT→ 0 Δp→0 Δμ→ 0 工程热力学

工程热力学讨论：2）平衡与稳定1）系统平衡与均匀T2 > TiT2T稳定未必平衡平衡可不均匀经典热力学只研究平衡态

讨论： 1）系统平衡与均匀 2）平衡与稳定 — 平衡可不均匀 — 稳定未必平衡 经典热力学只研究平衡态 工程热力学

工程热力学二、状态公理和状态方程1.状态公理（statepostulate）对于组成一定的物质系统，若存在着n个可逆功的作用，则决定该系统平衡态的独立内参数为n+1个。即决定平衡态的的独立变量数自等于系统与外界交换能量的各种方式的总和数f =n+1简单可压缩系：f =2

1. 状态公理（state postulate） 二、状态公理和状态方程 对于组成一定的物质系统，若存在着n个可逆功的作用，则 决定该系统平衡态 的独立内参数为n+1个。 即决定平衡态的的独立变量数目等于系统与外界交换能量的各种方式的总和数。 简单可压缩系： f n = +1 f = 2 工程热力学

工程热力学二、纯物质的状态方程（puresubstancestateequation）状态方程：反映基本状态参数p,v,T之间关系的函数关系式f(p,v,T)= 0理想气体状态方程(ideal-gas equation; Clapeyron's equation )pV=nRTpV =mR.Tpv=R.T9T-Kp-Pa[N/m?] v-[m"/kg]摩尔质量R。一气体常数（gasconstant）J/(kg·K)R= MRR一通用气体常数R = 8.3145J/(mol·K)9(universal)constant.molargas constant)

二、纯物质的状态方程（pure substance state equation） ▲ 状态方程:反映基本状态参数 p,v,T之间关系的函数关系式。 f (p,v,T) = 0 ▲ 理想气体状态方程 （ideal-gas equation; Clapeyron’s equation） pv R T = g 2 3 p v T − − − Pa N/m m /kg K        g pV mR T = pV = nRT Rg —气体常数 （gas constant） R—通用气体常数 ( universal )constant 、 molargas constant ) J/(kg K)  R =  8.3145J/(mol K) R MR = g 摩尔质量 工程热力学

1-5工质的状态变化过程

工质的状态 变化过程 1-5

工程热力学热力过程热力系状态的连续变化称为热力过程一、准静态过程(quasi-staticprocess;quasi-equilibriumprocess)

一、准静态过程(quasi-static process; quasi-equilibrium process) 热力过程——热力系状态的连续变化称为热力过程。 工程热力学

工程热力学一、准静态过程(quasi-staticprocessquasi-equilibriumprocess)定义：偏离平衡态无穷小，随时恢复平衡的状态变化过程。准静态过程可在状态参数图上用连续实线表示。进行条件：Ap,△T无穷小△破坏平衡的势△过程进行无限缓慢△工质有恢复平衡的能力准平衡过程的卖用意义

一、准静态过程(quasi-static process; quasi-equilibrium process) 定义：偏离平衡态无穷小，随时恢复平衡的状态 变化过程。 进行条件： △破坏平衡的势— p,T △过程进行无限缓慢 △工质有恢复平衡的能力 准静态过程可在状态参数图上用连续实线表示。 无穷小 . . . . . . . . . . . 准平衡过程的实用意义。 ？ 工程热力学

工程热力学二、耗散效应摩擦机械能热能电阻通过摩擦、电阻、石磁阻电能热能有序能无序能现象称为耗散效应磁阻磁能热能

二、耗散效应 机械能 电能 磁能 热能 热能 热能 有序能 无序能现象称为耗散效应 通过摩擦、电阻、磁阻 摩擦 电阻 磁阻 工程热力学

工程热力学p二、可逆过程（reversibleprocess）20Processpath定义：系统可经原途径返回原来状态而在外界不留下任何变化的过程可逆过程的判断，系统可返回原来状态+在外界不留下任何变化12IVV可逆过程与准平衡过程的关系△单纯传热过程(2)(1)-20℃20℃0℃冰0℃冰0℃水非准平衡不可逆准淮平衡可逆o℃-dt0C+dt

？ 二、可逆过程( reversible process) 定义：系统可经原途径返回原来状态而 在外界不留下任何变化的过程。 可逆过程与准平衡过程的关系 非准平衡 △ 单纯传热过程 可逆过程的判断： 系统可返回原来状态 + 在外界不留下任何变化 准平衡 不可逆 可逆 工程热力学