工程熱力學(xué)基礎(chǔ)

前言

工程熱力學(xué)是研究熱能與其他形式的能量（尤其是機(jī)械能）之間相互轉(zhuǎn)換規(guī)律的一門(mén)學(xué)科。在現(xiàn)代各個(gè)生產(chǎn)領(lǐng)域中所遇到的大多數(shù)技術(shù)問(wèn)題，以及自然界中的許多現(xiàn)象都與熱能的傳遞與轉(zhuǎn)化有關(guān)，因此工程熱力學(xué)是能源工程、機(jī)械工程、航空航天工程、材料工程、化學(xué)工程、生物工程等領(lǐng)域的重要技術(shù)基礎(chǔ)課。本書(shū)編者在多年教學(xué)基礎(chǔ)上，總結(jié)了教與學(xué)的經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外同類(lèi)教材的對(duì)比研究，吸收其精華。針對(duì)工程熱力學(xué)邏輯嚴(yán)密、概念眾多、結(jié)論抽象且適用范圍廣泛，對(duì)大多數(shù)學(xué)生來(lái)說(shuō)是一門(mén)難學(xué)、難懂、更難用的課程特點(diǎn)，在編寫(xiě)過(guò)程中注意了文字的表述，使概念、定律或公式的論述和推導(dǎo)更加嚴(yán)密、規(guī)范、容易理解；并編入了許多例題和應(yīng)用實(shí)例，使學(xué)生對(duì)所講解的概念、定律或公式獲得更深入的理解與認(rèn)識(shí)，增強(qiáng)了教材的實(shí)用性、趣味性，提高學(xué)生分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力。本書(shū)編排時(shí)，為適應(yīng)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展以及21世紀(jì)課程改革方向，通過(guò)對(duì)優(yōu)秀教材的研究，除加強(qiáng)理論基礎(chǔ)外，以基本知識(shí)和熱力學(xué)基本定律為主，貫穿于熱力過(guò)程和熱力循環(huán)。削減了繁瑣的公式推導(dǎo)，優(yōu)化了教材內(nèi)容。同時(shí)吸收了美國(guó)教材靈活、注重實(shí)用的特點(diǎn)。另外，我們?cè)诿恳徽潞筮€編寫(xiě)了具有一定趣味性的選讀材料，目的是為了進(jìn)一步提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣及拓寬學(xué)生的知識(shí)面，也使得教材內(nèi)容更充實(shí)。

內(nèi)容概要

　　《工程熱力學(xué)基礎(chǔ)》主要由熱力學(xué)基礎(chǔ)、工質(zhì)的熱力性質(zhì)、熱力過(guò)程及熱力循環(huán)四部分組成。書(shū)中除加強(qiáng)熱力學(xué)理論基礎(chǔ)外，更多地注重了工程應(yīng)用，使讀者能運(yùn)用基礎(chǔ)理論來(lái)分析工程實(shí)踐中的各種熱力過(guò)程和熱力循環(huán)，以達(dá)到培養(yǎng)讀者理論與實(shí)踐相結(jié)合的目的?！　　豆こ虩崃W(xué)基礎(chǔ)》適用于能源工程、機(jī)械工程、航空航天工程、材料工程、建筑工程類(lèi)等領(lǐng)域的短學(xué)時(shí)工程熱力學(xué)的教科書(shū)。

書(shū)籍目錄

緒論0.1 熱能及其利用0.2 熱能轉(zhuǎn)換裝置的工作過(guò)程0.2.1 化學(xué)能向熱能轉(zhuǎn)換的裝置0.2.2 熱能動(dòng)力裝置0.2.3 制冷裝置0.3 工程熱力學(xué)的研究對(duì)象0.4 熱力學(xué)的研究方法0.5 法定計(jì)量單位簡(jiǎn)介0.5.1 國(guó)際單位制的構(gòu)成0.5.2 國(guó)家選定的非國(guó)際單位制單位.0.5.3 國(guó)際單位制單位與其他單位制單位的換算本章小結(jié)第1章 基本概念1.1 熱力系統(tǒng)1.1.1 熱力系統(tǒng)1.1.2 封閉系統(tǒng)和敞開(kāi)系統(tǒng)1.1.3 簡(jiǎn)單熱力系統(tǒng)絕熱系統(tǒng)孤立系統(tǒng)1.1.4 單組分系統(tǒng)與多組分系統(tǒng)均勻系統(tǒng)與非均勻系統(tǒng)1.1.5 熱源1.2 系統(tǒng)的描述及其性質(zhì)1.2.1 熱力系統(tǒng)的狀態(tài)平衡狀態(tài)及狀態(tài)參數(shù)1.2.2 狀態(tài)參數(shù)特性1.2.3 強(qiáng)度參數(shù)廣延參數(shù)1.3 基本狀態(tài)參數(shù)1.3.1 壓力1.3.2 溫度1.3.3 比體積1.4 狀態(tài)方程狀態(tài)參數(shù)坐標(biāo)圖1.4.1 狀態(tài)公理1.4.2 狀態(tài)方程1.4.3 狀態(tài)參數(shù)坐標(biāo)圖1.5 熱力過(guò)程1.5.1 準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程1.5.2 耗散效應(yīng)1.5.3 可逆過(guò)程1.6 熱力循環(huán)1.6.1 循環(huán)種類(lèi)1.6.2 循環(huán)的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)本章小結(jié)第2章 熱力學(xué)基本定律2.1 熱力學(xué)第一定律的實(shí)質(zhì)2.2 能量的傳遞形式2.2.1 功2.2.2 熱量2.2.3 儲(chǔ)存能2.3 封閉系統(tǒng)的能量方程2.4 敞開(kāi)系統(tǒng)的能量方程2.4.1 推動(dòng)功和流動(dòng)功2.4.2 敞開(kāi)系統(tǒng)的能量方程2.4.3 焓2.5 穩(wěn)定流動(dòng)能量方程2.5.1 穩(wěn)定流動(dòng)能量方程2.5.2 能量方程的分析2.5.3 技術(shù)功2.5.4 機(jī)械能守恒方程2.5.5 穩(wěn)定流動(dòng)能量方程式應(yīng)用2.6 熱力學(xué)第二定律的實(shí)質(zhì)2.6.1 自發(fā)過(guò)程2.6.2 熱力學(xué)第二定律的表述與實(shí)質(zhì)2.7 卡諾循環(huán)2.7.1 卡諾循環(huán)2.7.2 極限回?zé)嵫h(huán)2.7.3 卡諾定理2.8 多熱源的可逆循環(huán)2.9 熵與克勞修斯不等式2.9.1 熵的導(dǎo)出2.9.2 克勞修斯不等式2.9.3 不可逆過(guò)程的熵變2.9.4 熵流和熵產(chǎn)2.9.5 熵方程2.10 孤立系統(tǒng)熵增原理本章小結(jié)第3章 氣體與蒸氣的熱力性質(zhì)3.1 理解氣體及其狀態(tài)方程3.2 理想氣體的比熱容、熱力學(xué)能和焓3.2.1 實(shí)際氣體的熱容3.2.2 理想氣體的比熱容3.2.3 理想氣體的熱力學(xué)能和焓3.3 理想氣體的熵3.4 理想氣體的混合物3.4.1 理想氣體混合物的性質(zhì)3.4.2 分壓力定律和分容積定律3.4.3 理想氣體混合物的成分3.4.4 理想氣體混合物的平均相對(duì)分子質(zhì)量和氣體常數(shù)3.4.5 理想氣體混合物的比熱容、熱力學(xué)能、焓和熵3.4.6 在相同參數(shù)條件下理想氣體絕熱混合過(guò)程的熵增3.5 實(shí)際氣體與理想氣體的偏離3.6 實(shí)際氣體狀態(tài)方程3.6.1 維里方程3.6.2 范德華方程3.6.3 R—K方程3.7 對(duì)應(yīng)態(tài)原理與通用壓縮因子圖3.7.1 范德華對(duì)應(yīng)態(tài)方程3.7.2 對(duì)應(yīng)態(tài)原理3.7.3 通用壓縮因子圖3.8 純物質(zhì)的相圖與相轉(zhuǎn)變3.8.1 純物質(zhì)的相圖及特點(diǎn)3.8.2 濕蒸氣狀態(tài)參數(shù)的確定3.9 蒸氣的定壓發(fā)生過(guò)程3.10 蒸氣熱力性質(zhì)圖、表3.10.1 蒸氣熱力性質(zhì)表3.10.2 蒸氣熱力性質(zhì)圖3.11 濕空氣3.11.1 壓力3.11.2 溫度3.11.3 濕度3.11.4 濕空氣的焓3.11.5 濕空氣的熵3.11.6 濕空氣的比體積3.12 濕空氣的焓濕圖本章小結(jié)第4章 氣體與蒸氣的熱力過(guò)程4.1 理想氣體的熱力過(guò)程4.1.1 四種典型熱力過(guò)程4.1.2 多變過(guò)程4.2 蒸氣的基本熱力過(guò)程4.2.1 定容過(guò)程4.2.2 定壓過(guò)程4.2.3 定溫過(guò)程4.2.4 定熵(絕熱可逆)過(guò)程4.3 濕空氣的基本熱力過(guò)程4.3.1 加熱或冷卻過(guò)程4.3.2 絕熱加濕過(guò)程4.3.3 加熱加濕過(guò)程4.3.4 冷卻去濕過(guò)程4.3.5 增壓冷凝過(guò)程4.3.6 絕熱混合過(guò)程4.4 絕熱節(jié)流過(guò)程4.5 壓氣機(jī)的熱力過(guò)程4.5.1 單級(jí)活塞式壓氣機(jī)的熱力過(guò)程4.5.2 多級(jí)壓縮和級(jí)問(wèn)冷卻4.5.3 余隙容積的影響4.5.4 壓氣機(jī)效率本章小結(jié)第5章 熱力循環(huán)5.1 蒸氣動(dòng)力循環(huán)5.1.1 蒸氣卡諾循環(huán)5.1.2 朗肯循環(huán)5.1.3 再熱循環(huán)與回?zé)嵫h(huán)5.1.4 熱電聯(lián)產(chǎn)循環(huán)5.2 氣體動(dòng)力循環(huán)5.2.1 活塞式內(nèi)燃機(jī)動(dòng)力循環(huán)5.2.2 燃?xì)廨啓C(jī)動(dòng)力循環(huán)5.2.3 燃?xì)庖徽羝?lián)合循環(huán)5.3 制冷循環(huán)5.3.1 空氣壓縮制冷循環(huán)_5.3.2 蒸氣壓縮式制冷循環(huán)5.3.3 吸收式制冷循環(huán)5.3.4 蒸氣噴射式制冷循環(huán)本章小結(jié)參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：0.4 熱力學(xué)的研究方法原則上，熱力學(xué)有兩種不同的研究方法，即宏觀研究方法（經(jīng)典熱力學(xué)）和微觀研究方法（統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)）。宏觀研究方法是把組成物質(zhì)的大量粒子作為一個(gè)整體，用宏觀物理量描述物質(zhì)的狀態(tài)及物質(zhì)問(wèn)的相互作用，也稱(chēng)為經(jīng)典熱力學(xué)。熱力學(xué)基本定律就是通過(guò)對(duì)大量宏觀現(xiàn)象的直接觀察與實(shí)驗(yàn)總結(jié)出來(lái)的普遍適用的規(guī)律。熱力學(xué)的一切結(jié)論也是從熱力學(xué)的基本定律出發(fā)，通過(guò)嚴(yán)密的邏輯推理而得到的，因而這些結(jié)論也具有高度的普遍性和可靠性。這些結(jié)論為工業(yè)實(shí)踐提出了努力方向。當(dāng)然，在處理實(shí)際問(wèn)題時(shí)，必須采用抽象、概括、簡(jiǎn)化及理想化等方法，抽出問(wèn)題的共性及主要矛盾，而略去細(xì)節(jié)及次要矛盾。例如將高溫氣體視為理想氣體，將高溫?zé)煔饧按髿猸h(huán)境視為恒溫?zé)嵩?，既可使?jì)算大為簡(jiǎn)化而又可保證工程上必要的準(zhǔn)確性；在分析各種循環(huán)時(shí)，把實(shí)際上都是不可逆的過(guò)程理想化為可逆過(guò)程，突出問(wèn)題的本質(zhì)，而后再按實(shí)際中的不可逆程度予以校正，同時(shí)也提出了實(shí)際過(guò)程中需改進(jìn)的關(guān)鍵及目標(biāo)。究竟哪些分析與計(jì)算可采用簡(jiǎn)化與抽象，簡(jiǎn)化到什么程度，需依所涉及問(wèn)題的具體情況而定。熱力學(xué)的宏觀研究方法，由于不涉及物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)和微粒的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，所以建立起來(lái)的熱力學(xué)理論不能解釋現(xiàn)象的本質(zhì)及其發(fā)生的內(nèi)部原因。另外，宏觀熱力學(xué)給出的結(jié)果都是必要條件，而非充分條件。例如，由氫和氮合成氨時(shí)，按宏觀熱力學(xué)，在低溫下有最大的平衡產(chǎn)量。但在低溫下，反應(yīng)速率極慢，工業(yè)中無(wú)法實(shí)現(xiàn)，而必須在較小平衡產(chǎn)量的高溫下進(jìn)行。當(dāng)然，這個(gè)熱力學(xué)結(jié)果為人們尋求使反應(yīng)在低溫下進(jìn)行的催化劑指出了方向。宏觀熱力學(xué)中的可逆過(guò)程功也只是給出了一個(gè)功的極限值，不能給出做功的速率。熱力學(xué)的微觀研究方法認(rèn)為大量粒子群的運(yùn)動(dòng)服從統(tǒng)計(jì)法則和或然率法則。這種方法的熱力學(xué)稱(chēng)為統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)或分子熱力學(xué)。它從物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)出發(fā)，從根本上觀察和分析問(wèn)題，預(yù)測(cè)和解釋熱現(xiàn)象的本質(zhì)及其內(nèi)在原因。因而微觀研究方法正好彌補(bǔ)宏觀研究方法的不足。熱力學(xué)的微觀研究方法對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)必須采用一些假設(shè)模型，這些假設(shè)的模型只是物質(zhì)實(shí)際結(jié)構(gòu)的近似描寫(xiě)，因此其很多結(jié)論與實(shí)際還相差較大，這是統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)的局限性。目前，在大多數(shù)工程領(lǐng)域，實(shí)際應(yīng)用的仍是經(jīng)典熱力學(xué)。因此，本書(shū)主要介紹經(jīng)典熱力學(xué)，僅在個(gè)別場(chǎng)合輔以必要的統(tǒng)計(jì)解釋。

編輯推薦

《工程熱力學(xué)基礎(chǔ)》：高等院?！笆晃濉币?guī)劃教材。

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