《发动机原理》课程教学课件（PPT讲稿）第一章 工程热力学基础

第一章工程热力学基础工程热力学着重研究热能与其它形式能量（主要是机械能）之间的转换规律及其工程应用。工程热力学的研究内容主要包含三部分：1介绍构成工程热力学理论基础的两个基本定律一热力学第一定律和热力学第二定律；2．介绍常用工质的热力性质：3.根据热力学基本定律，结合工质的热力性质分析计算实现热能和机械能相互转换的各种热力过程和热力循环，阐明提高能量转换效率的正确途径

第一章 工程热力学基础  工程热力学着重研究热能与其它形式能量（主要 是机械能）之间的转换规律及其工程应用。  工程热力学的研究内容主要包含三部分： 1．介绍构成工程热力学理论基础的两个基本定 律——热力学第一定律和热力学第二定律； 2．介绍常用工质的热力性质； 3．根据热力学基本定律，结合工质的热力性质， 分析计算实现热能和机械能相互转换的各种热力 过程和热力循环，阐明提高能量转换效率的正确 途径

1.1工程热力学基本概念1.1.1热能与热能的利用热能的热利用，热能的动力利用1.1.2工质与热力系统1.工质一实现热能和机械能相互转换的媒介物。热机中的工质一般都是气态物质。2.热力系统一按照某种目的人为地从周围物体中分离出来的研究对象，简称系统或热力系。与热力系有相互作用的周围物体称为外界。包围热力系的封闭表面就是热力系与外界的分界面，称为边界

1.1.1 热能与热能的利用 热能的热利用，热能的动力利用 1.1.2 工质与热力系统 1.工质—实现热能和机械能相互转换的媒介物。热 机中的工质一般都是气态物质。 2.热力系统—按照某种目的人为地从周围物体中分 离出来的研究对象，简称系统或热力系。与热力 系有相互作用的周围物体称为外界。包围热力系 的封闭表面就是热力系与外界的分界面，称为边 界。 1.1 工程热力学基本概念

?热力系与外界的相互作用(1)热交换Q(2) 功交换 W(3)质量交换：系统的确定是正确解决热力学问题的前提，在没有明确系统的前提下讨论能量转换是毫无意义的。如果系统不同，则能量转换的情况也不同

热力系与外界的相互作用 (1) 热交换 Q (2) 功交换 W (3)质量交换  系统的确定是正确解决热力学问题的 前提，在没有明确系统的前提下讨论 能量转换是毫无意义的。如果系统不 同，则能量转换的情况也不同

根据热力系统和外界之间的物质和能量交换情况，热力系统分为以下几类：·①闭口系统，指与外界只有能量交换而无物质交换的热力系统；②开口系统，指与外界不仅有能量交换而且有物质福交换的热力系统：③绝热系统，指与外界无热量交换的热力系统：④孤立系统，指与外界既无能量交换，也无物质交换的热力系统

 根据热力系统和外界之间的物质和能量交换情况， 热力系统分为以下几类：  ①闭口系统，指与外界只有能量交换而无物质交换 的热力系统；  ②开口系统，指与外界不仅有能量交换而且有物质 交换的热力系统；  ③绝热系统，指与外界无热量交换的热力系统；  ④孤立系统，指与外界既无能量交换，也无物质交 换的热力系统

进气门排气门上止点气缸活塞下止点曲柄连杆曲轴中心

1.1.3工质的热力学状态和状态参数1.热力学状态：热力系统在某一瞬间所呈现的宏观物理状况，简称状态。2.状态参数：描述这个状态的宏观物理量。基本状态参数：T，p，v，u，h，s1.1.4平衡状态、状态方程式、热力状态坐标图1.平衡状态：在不受外界影响的条件下，系统宏观性质不随时间改变的状态。2.状态方程式f(p,V,T)= 0

1.1.3 工质的热力学状态和状态参数 1.热力学状态：热力系统在某一瞬间所呈现的宏观 物理状况，简称状态。 2.状态参数：描述这个状态的宏观物理量。 基本状态参数：T，p，v，u，h，s 1.1.4平衡状态、状态方程式、热力状态坐标图 1.平衡状态：在不受外界影响的条件下，系统宏观 性质不随时间改变的状态。 2. 状态方程式 f ( p , v ,T )  0

3.热力状态坐标图N1+

3.热力状态坐标图

1.1.5热力过程与热力循环1.热力过程：热力系统从一个状态向另一个状态变化时所经历的全部状态的总和。可逆过程：系统（工质）在完成某一过程后如能使过程逆行（正负各一次）而使系统及外界回复到原始状态，不留下任何变化，则此过程称为可逆过程。2.热力循环：封闭的热力过程

1.1.5热力过程与热力循环 1.热力过程：热力系统从一个状态向另一个状 态变化时所经历的全部状态的总和。 可逆过程：系统（工质）在完成某一过程后， 如能使过程逆行（正负各一次）而使系统及 外界回复到原始状态，不留下任何变化，则 此过程称为可逆过程。 2.热力循环：封闭的热力过程

V(b)热力循环(a)热力过程

1.1.6功和热UR热力系与外界之间在不平衡势差（如压差、温差等）作用下会发生能dx量交换，导致热力过程热力系与外界传递能量的方式有两种一作功和传热。1.可逆膨胀功owWiz =pdvL0.4dv

1.1.6 功和热  热力系与外界之间在不 平衡势差（如压差、温 差等）作用下会发生能 量交换，导致热力过程。  热力系与外界传递能量 的方式有两种——作功 和传热。 1.可逆膨胀功   2 1 W12 pdV