工程熱力學(xué)

前言

本書是教育部“高等教育面向21世紀(jì)教學(xué)內(nèi)容和課程體系改革計(jì)劃”中“熱工課程教學(xué)內(nèi)容和課程體系改革的研究與實(shí)踐”項(xiàng)目的研究成果，也是普通高等教育教育部熱工課程“九五”規(guī)劃重點(diǎn)教材。本書是根據(jù)教育部制定的多學(xué)時(shí)《工程熱力學(xué)課程教學(xué)基本要求》（1995年修訂版），在本書第一版（1980年）及第二版（1986年）的基礎(chǔ)上，結(jié)合前兩版教材在使用過程中積累的經(jīng)驗(yàn)和存在的問題，并結(jié)合面向21世紀(jì)教學(xué)改革的要求修訂而成的。本書保留了原有的體系和框架，但在內(nèi)容上作了必要的調(diào)整以適應(yīng)科技發(fā)展及教學(xué)改革的需要和提高學(xué)生全面素質(zhì)的要求。整個(gè)內(nèi)容緊緊圍繞工程應(yīng)用展開。在修訂中除繼續(xù)注意加強(qiáng)理論基礎(chǔ)外，更多地注重于工程應(yīng)用及熱力學(xué)方法的訓(xùn)練。在理論部分注意理論本身的準(zhǔn)確性、系統(tǒng)性和完整性，通過充分提煉讓學(xué)生掌握理論最本質(zhì)也是最簡單的內(nèi)核；加強(qiáng)工程應(yīng)用，在反復(fù)實(shí)踐中提高教學(xué)效果；結(jié)合課程特點(diǎn)，注意培養(yǎng)學(xué)生從現(xiàn)象到理論的抽象能力和從理論到實(shí)踐的運(yùn)用技巧。本書仍分為四個(gè)部分。第一部分闡明熱力學(xué)基本定律。在這一部分加強(qiáng)了工程應(yīng)用，使理論敘述一開始就有的放矢。第二部分探討工質(zhì)的熱力性質(zhì)。從課程教學(xué)基本要求出發(fā)刪去了原書第六章相轉(zhuǎn)變及相平衡，而將其中需保留的內(nèi)容融匯在有關(guān)章節(jié)中。第三部分為熱力過程及熱力循環(huán)，為精簡內(nèi)容，刪去了原書第十二章分析循環(huán)的一般方法，將有關(guān)內(nèi)容融入到相關(guān)章節(jié)。同時(shí)，為拓寬專業(yè)適用面，適當(dāng)加強(qiáng)了制冷循環(huán)部分。

內(nèi)容概要

本書是根據(jù)教育部制定的多學(xué)時(shí)《工程熱力學(xué)課程教學(xué)基本要求（1995年修訂版）》，在本書第一版（1980年）及第二版（1986年）的基礎(chǔ)上，參照教育部“高等教育面向21世紀(jì)教學(xué)內(nèi)容和課程體系改革計(jì)劃”中“熱工系列課程教學(xué)內(nèi)容和課程體系的改革與實(shí)踐”項(xiàng)目的研究成果，結(jié)合前兩版教材在使用過程中積累的經(jīng)驗(yàn)和存在的問題修訂而成的。本書是面向21世紀(jì)課程教材和教育部熱工課程“九五”規(guī)劃重點(diǎn)教材?！　?   全書分為四個(gè)部分：熱力學(xué)基本定理、工質(zhì)的熱力性質(zhì)、熱力過程及熱力循環(huán)、化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)的熱力學(xué)原理。本書注意加強(qiáng)基礎(chǔ)理論的闡述，注重理論與工程實(shí)踐的聯(lián)系，整個(gè)內(nèi)容緊緊圍繞工程應(yīng)用展開。結(jié)合課程特點(diǎn)注意熱力學(xué)方法的引導(dǎo)和訓(xùn)練，以提高學(xué)生的相關(guān)科學(xué)素養(yǎng)。各章附有“課后自檢題目”，按課程基本要求檢驗(yàn)學(xué)習(xí)效果，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，誘導(dǎo)學(xué)生更深層次的思考，激發(fā)其創(chuàng)新精神。書中各章附有習(xí)題，習(xí)題均附有參考答案，附錄有較詳細(xì)的工質(zhì)熱物性資料。    全書采用我國法定計(jì)量單位?！　?    本書經(jīng)國家教育部熱工課程教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)審訂，可作為熱能動(dòng)力工程、熱力發(fā)動(dòng)機(jī)、制冷與低溫技術(shù)、工程熱物理及能源工程等專業(yè)的教材，也可供有關(guān)工程技術(shù)人員參考。

書籍目錄

主要符號(hào)表緒論  0-1 熱能及其利用  0-2 熱力學(xué)及其發(fā)展簡史  0-3 能量轉(zhuǎn)換裝置的工作過程  0-4 工程勢力學(xué)研究的對(duì)象及主要內(nèi)容  0-5 法定計(jì)量單位簡介  本書主要內(nèi)容及相互聯(lián)系第一部分 熱力學(xué)基本定律  第一章 基本概念及定義    1-1 熱力系    1-2 熱力系的描述    1-3 基本狀態(tài)參數(shù)    1-4 狀態(tài)方程式，狀誠參數(shù)坐標(biāo)圖    1-5 熱力過程及勢和循環(huán)    本章小結(jié)    課后自檢題目  第二章 能量與熱力學(xué)第一定律    2-1 熱力學(xué)第一定律的實(shí)質(zhì)    2-2 功    2-3 熱    2-4 循環(huán)過程熱力學(xué)第一定律的表達(dá)式    2-5 熱力學(xué)第一定律的推論，狀態(tài)參數(shù)勢和淡能    2-6 熱力學(xué)與外界的特質(zhì)交換    2-7 熱力學(xué)第一定律的表達(dá)式    2-8 能量方程式的應(yīng)用    2-9 非穩(wěn)定流動(dòng)的能量方程式    本章要求    本章主要內(nèi)容及相互聯(lián)系    課后自檢題目  第三章 熵與熱力學(xué)第二定律    3-1 概述    3-2 熱過程的不可逆性    3-3 可逆過程    3-4 熱力學(xué)第二定律的幾種表述    3-5 卡諾定理    3-6 熱力學(xué)第二定律推論Ⅰ，熱力不溫度標(biāo)尺    3-7 卡諾循環(huán)    3-8 熱力學(xué)第二定律推論Ⅱ，克勞修斯不等式    3-9 熱力學(xué)第二定律推論Ⅲ，狀態(tài)參數(shù)熵    3-10 熱力學(xué)第二定律推論Ⅳ，熵增原理    3-11 熱力學(xué)第二定律的數(shù)學(xué)表達(dá)方式，熵方程    3-12 熱力系的有交能    3-13 熱力系第二定律熵方程應(yīng)用舉例    3-14 熱力學(xué)第二定律的統(tǒng)計(jì)解釋    3-15 熱力學(xué)第二定律的局限性    本章要求    本章主要內(nèi)容及相互聯(lián)系    課后自檢題目第二部分 工質(zhì)的熱力性質(zhì)  第四章 熱力學(xué)的一般關(guān)系    4-1 基本熱力學(xué)關(guān)系    4-2 熱系數(shù)    4-3 熱力學(xué)能、焓和熵的微分方式    4-4 熱系數(shù)之間的一般關(guān)系    本章要點(diǎn)    本章主要內(nèi)容及相互聯(lián)系    課后自檢題目  第五章 氣體的熱力性質(zhì)    5-1 理想氣體性質(zhì)    5-2 理想氣體比熱容及參數(shù)計(jì)算    5-3 實(shí)際氣體狀態(tài)方程    5-4 實(shí)際氣體的比熱容及焓、熵函數(shù)    本章主要內(nèi)容及相互聯(lián)系    課后自檢題目  第六章 蒸氣的熱力性質(zhì)    6-1 單元工質(zhì)的相圖與相轉(zhuǎn)變    6-2 單元復(fù)相系平衡條件    ……  第七章 理想氣體混合物與日濕空氣第三部分 熱力過程及熱力循環(huán)  第八章 理想氣體的熱力過程  第九章 氣體與蒸氣的流動(dòng)  第十章 氣體的壓縮  第十一章 蒸汽動(dòng)力循環(huán)  第十二章 氣體動(dòng)力循環(huán)  第十三章 制冷循環(huán)第四部分 化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)的熱力學(xué)原理  第十四章 化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)的熱力學(xué)原理附錄主要參考書習(xí)題參考答案索引

章節(jié)摘錄

插圖：熱力學(xué)是一門發(fā)展較早、應(yīng)用甚廣的學(xué)科。熱學(xué)這門科學(xué)是建立在人類利用熱現(xiàn)象的基礎(chǔ)上的。人們?yōu)榱擞行У乩脽岈F(xiàn)象需要認(rèn)識(shí)熱現(xiàn)象的本質(zhì)，掌握熱現(xiàn)象的規(guī)律。由于在史前時(shí)期人類已經(jīng)發(fā)明了火，因此對(duì)熱現(xiàn)象本質(zhì)的探索是人類對(duì)自然界法則的最早追求之一。在歷史上對(duì)熱的本質(zhì)存在兩種截然不同的說法，一是熱質(zhì)說，這種學(xué)說認(rèn)為熱是一種流質(zhì)，可透入一切物質(zhì)之中，不生不滅，一個(gè)物體是熱還是冷就看它所含熱質(zhì)是多還是少。這種學(xué)說顯然不能解釋摩擦生熱等現(xiàn)象，因此最終被科學(xué)界所拋棄。另一與之對(duì)立的學(xué)說認(rèn)為熱是一種運(yùn)動(dòng)的表現(xiàn)形式。倫福德（Conat Rumford）在1789年利用他著名的實(shí)驗(yàn)說明制造槍炮所切下的碎屑溫度很高，而且在工作中高溫碎屑將不斷的產(chǎn)生。因此得出結(jié)論，熱既然能不斷產(chǎn)生，它就非是一種運(yùn)動(dòng)不可。一年后，戴維（H.Davy）用兩冰塊相互摩擦使之完全熔化從而再次用實(shí)驗(yàn)支持了熱是運(yùn)動(dòng)的學(xué)說。1842年德國醫(yī)生邁耶（J.R..Mayer）提出能量守恒的理論，認(rèn)為熱是能量的一種形式，它可與機(jī)械能相互轉(zhuǎn)化。在同一時(shí)期，焦耳（JanleS P.Joule）用不同的機(jī)械生熱法測出了熱功當(dāng)量，從而使能量守恒的原理得到了科學(xué)界的公認(rèn)，導(dǎo)致了熱力學(xué)第一定律的誕生。緊接著，開爾文（Lord。Kelvin）及克勞修斯（R.Clausius）分別在1848及1850年提出了有關(guān)熱現(xiàn)象的第二個(gè)重要定律——熱力學(xué)第二定律。盡管他們對(duì)此定律有不同的表述，但卻是揭露的有關(guān)熱過程的一個(gè)共同的使它區(qū)別于其它物理過程的重要特性——實(shí)際熱過程不可逆，從而使熱力學(xué)成為獨(dú)立于其它物理學(xué)科的一門科學(xué)而得到了發(fā)展。

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《工程熱力學(xué)(第3版)》：面向21世紀(jì)課程教材

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