以下是考研工程熱力學(xué)的重要知識點講解:

一、基本概念

熱力學(xué)系統(tǒng)

定義:研究對象與周圍環(huán)境的總和。可分為閉口系統(tǒng)(控制質(zhì)量)、開口系統(tǒng)(控制體積)和孤立系統(tǒng)。

系統(tǒng)與外界的相互作用包括熱量傳遞、功量交換和物質(zhì)交換。

狀態(tài)參數(shù)

特性:只取決于系統(tǒng)的狀態(tài),與過程無關(guān)。

常見狀態(tài)參數(shù):溫度(T)、壓力(p)、比體積(v)、內(nèi)能(U)、焓(H)、熵(S)等。

其中溫度是表示物體冷熱程度的物理量,壓力是垂直作用于單位面積上的力。

平衡狀態(tài)

系統(tǒng)在不受外界影響的條件下,宏觀性質(zhì)不隨時間變化的狀態(tài)。

實現(xiàn)平衡的條件包括熱平衡、力平衡和化學(xué)平衡。

二、熱力學(xué)第一定律

能量守恒原理

表述為加入系統(tǒng)的熱量減去系統(tǒng)對外所做的功等于系統(tǒng)儲存能的增加。

對于閉口系統(tǒng),可表示為;對于開口系統(tǒng),有穩(wěn)定流動能量方程。

功和熱量

功是系統(tǒng)與外界之間通過宏觀運動而傳遞的能量,有體積功、軸功等形式。

熱量是系統(tǒng)與外界之間由于溫差而傳遞的能量。

內(nèi)能

系統(tǒng)內(nèi)部儲存的能量,包括分子動能、分子位能等。其變化只與初、終狀態(tài)有關(guān)。

三、熱力學(xué)第二定律

熱過程的方向性

自發(fā)過程具有方向性,如熱量總是從高溫物體傳向低溫物體,而不能自發(fā)地反向傳遞。

功可以全部轉(zhuǎn)化為熱,但熱不能全部轉(zhuǎn)化為功而不引起其他變化。

熵的概念

熵是狀態(tài)參數(shù),用于衡量系統(tǒng)的無序程度。

對于可逆過程,熵的變化等于熱量與絕對溫度的比值;對于不可逆過程,熵總是增加的。

卡諾循環(huán)與熱效率

卡諾循環(huán)由兩個等溫過程和兩個絕熱過程組成,是一種理想循環(huán)。

卡諾循環(huán)熱效率只取決于高溫?zé)嵩春偷蜏責(zé)嵩吹臏囟龋綖椤?/p>

四、氣體和蒸汽的性質(zhì)

理想氣體狀態(tài)方程

,適用于理想氣體。其中為壓力,為體積,為物質(zhì)的量,為氣體常數(shù),為溫度。

實際氣體狀態(tài)方程

如范德瓦爾斯方程等,用于修正理想氣體狀態(tài)方程在實際氣體中的偏差。

水蒸汽的產(chǎn)生過程

包括定壓預(yù)熱、汽化和過熱三個階段。

熟悉水蒸汽的狀態(tài)參數(shù)及圖表的使用,如焓熵圖等。

五、熱力過程

定容過程

過程中比體積保持不變,,。

定壓過程

壓力保持不變,對外做功為,熱量變化。

定溫過程

溫度不變,理想氣體的內(nèi)能和焓不變,做功和吸熱可根據(jù)狀態(tài)方程計算。

絕熱過程

過程中與外界無熱量交換,,做功等于內(nèi)能的減少。

六、熱力循環(huán)

蒸汽動力循環(huán)

如朗肯循環(huán),包括鍋爐、汽輪機、冷凝器和水泵四個主要設(shè)備。

分析循環(huán)的熱效率、做功量等性能指標。

制冷循環(huán)

如逆卡諾循環(huán),用于實現(xiàn)熱量從低溫物體向高溫物體的轉(zhuǎn)移。

計算制冷系數(shù)等參數(shù)。

在考研復(fù)習(xí)過程中,要注重理解基本概念和定律,多做練習(xí)題,掌握各種熱力過程和循環(huán)的分析方法,同時結(jié)合實際工程問題進行思考,以提高對知識點的掌握程度和應(yīng)用能力。


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