工程熱力學(xué)

前言

1997年8月在太原召開了“面向21世紀(jì)熱工課程教學(xué)改革”的研討會。在會議上本人作了有關(guān)外界分析法(SAM)體系的中心發(fā)言，引起與會教師的興趣和好評。1998年《工程熱力學(xué)》一書的出版，標(biāo)志SAM理論體系的誕生。該書出版之后，由東北電力學(xué)院及天津大學(xué)，于1998年先后承辦了東北地區(qū)及京津地區(qū)部分院校參加的“SAM體系研討會”，對《工程熱力學(xué)》一書展開了熱烈的討論，得到與會教師的普遍歡迎和好評。2001年12月，“面向21世紀(jì)熱工系列課程教學(xué)內(nèi)容及課程體系改革”的研究課題獲得國家級教學(xué)成果一等獎，《工程熱力學(xué)》教材獲得國家級教學(xué)成果二等獎。SAM體系是在長期教學(xué)實(shí)踐中逐步形成的，其正確性及優(yōu)越性也在教學(xué)實(shí)踐中得到了證實(shí)。實(shí)踐證明，SAM體系在邏輯結(jié)構(gòu)上的變革是成功的，實(shí)現(xiàn)了“起點(diǎn)提高、重點(diǎn)后移”的改革目標(biāo)，它與其他理論體系相比，有明顯的優(yōu)點(diǎn)?！豆こ虩崃W(xué)》一書出版已經(jīng)九年，雖然現(xiàn)在理解并接受SAM體系的人逐漸多了起來，但由于SAM體系是一種全新的體系，目前積極采用的還是少數(shù)。因此，宣傳及推廣SAM體系仍是當(dāng)前及今后相當(dāng)長一段時期的艱巨任務(wù)?！豆こ虩崃W(xué)》第二版的編寫工作已經(jīng)納入“十一五”國家級教材規(guī)劃，也是吉林大學(xué)“十一五”教材規(guī)劃的立項(xiàng)資助項(xiàng)目。本書由吉林大學(xué)陳貴堂教授編著，王永珍副教授負(fù)責(zé)教學(xué)實(shí)踐、制作課件及制圖。本書的出版對宣傳及推廣SAM體系將起重要的作用。第二版不僅保持了原有的特色，與第一版相比還有以下幾個特點(diǎn)。一、在全書的邏輯結(jié)構(gòu)上更加突出了SAM體系的主線由于SAM體系是一種全新的體系，在第一版中不可避免地要對其他理論體系進(jìn)行分析比較，這對SAM理論體系的成功誕生是必要的。但對青年教師及學(xué)生來說，線索多了不易掌握主線，在教學(xué)上會有一定的難度。第二版刪除了一些與SAM體系關(guān)系不大的內(nèi)容，使得本書的知識結(jié)構(gòu)更加合理，SAM體系好教、好學(xué)、好用的特點(diǎn)也更好地體現(xiàn)了出來。二、在全書的內(nèi)容上SAM體系的特色更加明顯本書與其他教材相比有許多不同的地方，第二版精簡了一些內(nèi)容之后，使這些特色更加明顯了。譬如，基本概念的唯一確定性；基本定義的最大包容性；基本定律表達(dá)式的普遍適用性。又如用針對性的提示來解決關(guān)鍵性的問題；用概念性的公式及實(shí)用性的口訣來淡化長公式。此外，SAM體系的基本思想方法貫穿全書，在教學(xué)過程中能夠潛移默化地起作用，對培養(yǎng)素質(zhì)和提高能力有明顯的效果。細(xì)心的讀者定能發(fā)現(xiàn)，本書的特點(diǎn)絕不止這些。

內(nèi)容概要

本書運(yùn)用外界分析法的基本思路及邏輯結(jié)構(gòu)來組織內(nèi)容，以實(shí)現(xiàn)“起點(diǎn)提高，重點(diǎn)后移”的目標(biāo)。全書共十二章，包括基本概念、基本定律、工質(zhì)性質(zhì)及工程應(yīng)用等四個部分。     本書從六個非限定定義及六個非限定概念出發(fā)，通過推理及論證，逐步形成一系列可運(yùn)算定義及概念所組成的、能反映學(xué)科全貌的網(wǎng)絡(luò)體系；又從系統(tǒng)發(fā)生受化的根本原因出發(fā)，通過對作用量的性質(zhì)及效果的分析，建立熱力學(xué)基本定律的普遍表達(dá)式。外界分析法詳盡地闡明了系統(tǒng)的狀態(tài)變化、作用量的貢獻(xiàn)以及過程的個可逆性這三者之間的區(qū)別及聯(lián)系，充實(shí)了基本定律的內(nèi)容。     本書提供的內(nèi)容，可使不同專業(yè)及不同層次的學(xué)生，都有充分選擇的余地。同時，詳實(shí)的內(nèi)容，足夠的例題、習(xí)題、思考題及各種必要的圖表，便于學(xué)生自學(xué)，也可供有關(guān)專業(yè)技術(shù)人員參考。

書籍目錄

緒論  0.1 熱力學(xué)的研究對象及研究方法  0.2 經(jīng)典熱力學(xué)的發(fā)展簡史  0.3 SAM體系的邏輯結(jié)構(gòu)及其主要特點(diǎn)  0.4 參考文獻(xiàn)第一章 基本概念及定義  1.1 熱力學(xué)模型  1.2 熱力學(xué)系統(tǒng)的狀態(tài)  1.3 熱力過程及熱力循環(huán)第二章 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 系統(tǒng)的能量  2.3 功量與熱量  2.4 作用量的能流  2.5 熱力學(xué)第一定律的普遍表達(dá)式  2.6 熱力學(xué)第一定律的應(yīng)用實(shí)例第三章 理想氣體的性質(zhì)及理想氣體的熱力過程  3.1 理想氣體的性質(zhì)  3.2 理想氣體的熱力過程第四章 熱力學(xué)第三定律  4.1 熱力學(xué)第二定律的實(shí)質(zhì)及說法  4.2 有關(guān)“能質(zhì)”的基本概念  4.3 能量的可用性分析  4.4 勢力學(xué)第二定律的普遍表達(dá)式  4.5 熱力學(xué)第二定律的應(yīng)用第五章 水蒸氣的性質(zhì)及水蒸氣的熱力過程  5.1 基本要領(lǐng)及定久  5.2 水蒸汽的定壓產(chǎn)生過程  5.3 水蒸汽的熱力性質(zhì)表和焓熵圖  5.4 水蒸汽的熱力過程第六章 濕空氣  6.1 未飽和濕空氣與飽和濕空氣  6.2 濕空氣的狀態(tài)及狀態(tài)參數(shù)  6.3 濕空氣的熱力過程第七章 氣體及蒸汽的流動  7.1 變截面管道中穩(wěn)定定熵流動的基本方程  7.2 噴管中氣體的流動特性  7.3 噴管的熱力計(jì)算  7.4 水蒸汽的流動第八章 壓氣機(jī)及氣輪機(jī)  8.1 回轉(zhuǎn)式的壓氣機(jī)及氣輪機(jī)  8.2 活塞式壓氣機(jī)第九章 動力循環(huán)  9.1 氣體動力特壞  9.2 蒸汽動力裝置第十章 致冷循環(huán)  10.1 概說  10.2 致冷循環(huán)的熱力分析第十一章 熱力學(xué)微分方程及工質(zhì)的通用熱力性質(zhì)  11.1 特性函數(shù)  11.2 熱物性參數(shù)  11.3 熱力學(xué)能、焓及熵的一般關(guān)系式  11.4 有關(guān)比熱的熱力學(xué)關(guān)系式  11.5 焦?fàn)栆粶穼O系數(shù)  11.6 克拉貝龍方程  11.7 工質(zhì)的通用熱力性質(zhì)第十二章 化學(xué)反應(yīng)過程的熱力分析  12.1 質(zhì)量守恒定律在化學(xué)反應(yīng)過程中的應(yīng)用  12.2 熱力學(xué)第一定律在化學(xué)反應(yīng)過程中的應(yīng)用  12.3 熱力學(xué)第二定律在化學(xué)反應(yīng)過程中的應(yīng)用附錄    一、附表  二、附圖

章節(jié)摘錄

緒論第一節(jié) 熱力學(xué)的研究對象及研究方法熱力學(xué)是研究能量屬性及其轉(zhuǎn)換規(guī)律以及工質(zhì)熱力性質(zhì)及其變化規(guī)律的科學(xué)，研究的目的是為了掌握和應(yīng)用這些規(guī)律，充分合理地利用能量。對熱力學(xué)的研究，有宏觀的方法和微觀的方法，分別稱為經(jīng)典熱力學(xué)及統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)。經(jīng)典熱力學(xué)把物質(zhì)看作是連續(xù)體，它以宏觀的物理量來描述大量粒子的群體行為，并用宏觀的唯象方法進(jìn)行研究。通過對大量的熱力現(xiàn)象的觀察和實(shí)驗(yàn)，從中總結(jié)歸納出熱力學(xué)的基本定律，并用嚴(yán)密的邏輯推理及數(shù)學(xué)論證的方法，進(jìn)一步演繹出熱力學(xué)的一系列重要結(jié)論。熱力學(xué)基本定律不能從其他的基本定律來導(dǎo)得，它是直接從長期的大量的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)中總結(jié)出來的，本身就是最基本的定律。熱力學(xué)基本定律的正確性，已經(jīng)被無一例外的違背實(shí)例所證實(shí)。建立在這些基本定律基礎(chǔ)上的熱力學(xué)重要結(jié)論，同樣具有高度的可靠性和普遍適用性。統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)則從物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)出發(fā)，根據(jù)有關(guān)物質(zhì)內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)的基本假設(shè)，利用量子力學(xué)關(guān)于微粒運(yùn)動規(guī)律的有關(guān)結(jié)論以及統(tǒng)計(jì)力學(xué)的分析方法，來研究物質(zhì)的熱力性質(zhì)及能量轉(zhuǎn)換的客觀規(guī)律。由于統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)深人到物質(zhì)內(nèi)部的微觀結(jié)構(gòu)，它可以說明宏觀物理量的微觀機(jī)理；也能夠說明熱力學(xué)基本定律及宏觀熱力現(xiàn)象的物理本質(zhì)。但是，由于對微觀結(jié)構(gòu)的假設(shè)條件的近似性，使統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)的結(jié)果有時與實(shí)際不盡相符。經(jīng)典熱力學(xué)與統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)是關(guān)系非常密切而又各自獨(dú)立的兩門學(xué)科，它們之間不能互相替代，都有獨(dú)立存在的價(jià)值。在對熱力現(xiàn)象的研究上，它們能起到相輔相成、殊途同歸的作用。實(shí)際上，在一定宏觀條件下大量粒子的群體行為（如壓力、溫度、能量及熵等宏觀參數(shù)），就是物質(zhì)內(nèi)部粒子微觀運(yùn)動狀態(tài)的統(tǒng)計(jì)平均值。因此，如果將這兩種不同的研究方法應(yīng)用于同一個系統(tǒng)，應(yīng)當(dāng)?shù)贸鱿嗤慕Y(jié)論。經(jīng)典熱力學(xué)得出的普遍而可靠的結(jié)果，可以用來檢驗(yàn)微觀理論的正確性；統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)的分析則可以深入熱現(xiàn)象的本質(zhì)，使宏觀的理論獲得更為深刻的物理意義。

編輯推薦

《普通高等教育"十一五"國家級規(guī)劃教材?工程熱力學(xué)(第2版)》與其他教材相比有許多不同的地方，有較好的教學(xué)適用性和工程實(shí)用性，對培養(yǎng)和提高學(xué)生的熱力分析的能力有明顯的效果?！镀胀ǜ叩冉逃?十一五"國家級規(guī)劃教材?工程熱力學(xué)(第2版)》具有較好的通用性，提供的內(nèi)容可使不同專業(yè)及不同層次的學(xué)生，都有充分選擇的余地。同時，翔實(shí)的內(nèi)容，足夠的例題、習(xí)題、思考題及各種必要的圖表，便于學(xué)生自學(xué)，也可供有關(guān)專業(yè)技術(shù)人員參考。

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