1、 高等工程热力学 电子教案 能源 为人类提供能量和动力的物质资源。n 常见能源有：化石能、水力能、太阳能、风能、地热能、海洋能、核能等n 绝大多数能源都是以热能的形式为人类服务，但我们需要的却主要是动力。n 人类利用热能目前主要有两种形式：(1) 热能的直接利用 能的形式不发生变化；如：取暖、烘烤、冶炼、蒸煮等。(2) 热能的间接利用 能的形式发生变化，转变为机械能、电能等；如：热力发电厂、内燃机等，主要用于交通运输、机械制造等。热能利用的历史就是一部人类的发展史： 远古时代钻木取火（烤食、取暖）原始社会时期古代冶炼、制造金属工具（直接利用）封建社会时期近代（ 1784）发明蒸汽机（间接利用）
2、工业革命资本社会时期现代建立完善的热工理论（间接利用）（产生了飞机、火车、汽车、制冷、原子能）信息社会当今 热传递问题（ 传热学 ）如何提高效率间接利用（ 工程热力学）概述0.1工程热力学的研究对象及其特点n 热物理学 (简称热学 )研究有关物质的热运动以及与热相联系的各种规律的科学，它渗透到自然科学的各个领域。n 工程热科学热物理学在工程领域的分支和应用，工程热科学涉及的内容很多，主要有工程热力学、传热学、物质的热物理性质以及这些性质在工程领域和新技术方面的应用等等。 概述n 热力学研究方法经典热力学方法 ：宏观描述方法 统计物理学方法 ：微观描述方法n 分别从不同角度去研究问题，它们自成独
3、立体系，相互间又存在密切的联系，相互补充。n 宏观描述方法与微观描述方法的紧密结合，使热力学成为联系微观世界与宏观世界的一座桥梁。概述n 热力学 从对热现象的大量的直接观察和实验测量所总结出来的普适的基本定律出发，应用数学方法，通过逻辑推理及演绎，得出有关物质各种宏观性质之间的关系、宏观物理过程进行的方向和限度等结论。 n 任何宏观的物质系统包括化学的、生物的系统，只要与热运动有关，总应遵循热力学规律。n 热力学基本定律是自然界中的普适规律，只要在数学推理过程中不加上其他假设，这些结论也具有同样的可靠性与普遍性。 概述n 经典热力学具有普遍内容的唯一的物理理论，是具有普遍性的一门科学，可应用于
4、任何的宏观的物质系统。局限性：第一，它只适用于粒子数很多的宏观系统；第二，它主要研究物质在平衡态下的性质；其三，它把物质看为连续体，不考虑物质的微观结构。它只能说明应该有怎样的关系，而不能解释为什么有这种基本关系。概述n 统计物理学热力学的微观描述方法从物质由数量巨大的分子、原子组成的前提出发，运用统计的方法，把宏观性质看作微观粒子热运动的统计平均值，由此找出微观量与宏观量之间的关系。弥补了热力学方法的不足，使热力学的理论具有更深刻的意义。局限性在于它需对研究的体系作出简化假设 (微观模型 )，使得所得到的理论结果常与实验不能完全符合。概述n 工程热力学热力学在工程领域的分支，是研究能量 (特
5、别是热能 )的性质及其转换规律的科学热力学引用的概念常与能量及其转换有关。能量和物质不可分割，能量的转换有赖于物质状态的改变，而且能量具有数量和质量的双重属性。引入了与物质有关的概念，如理想气体、实际气体和蒸汽等；与描写状态和过程有关的概念，如平衡态、可逆过程等；又有熵、热能与机械能、热量与功量等对应的概念。围绕工程应用还引进表征能量利用经济性的概念，如热效率、火用效率等。热力学中的概念有些是建立热力学基本理论必不可少的，例如温度、平衡态、可逆过程、能量、熵、热量与功等，称为基本概念。基本概念中，温度是为研究热现象引进的物理量，平衡态与可逆过程是经典热力学的研究前提，因此这三个基本概念尤其重要。概述n 传热学研究由于温差而实现的热量传递规律的科学。热力学指出，凡是有温差的地方，就有热量自高温物体传向低温物体 (或从物体的高温部分传向低温部分 )。由于自然界到处存在温差，所以热量传递是普遍的现象。由于热量传递的推动力是温差，所以温度分布对热量传递有重大影响。采用数学的手段研究、分析热量传递过程，一般要假定研究对象是连续体，由于热科学研究对象由数量十分庞大的微观粒子所组成，所以只要被研究对象的几何尺度大于微观粒子的平均自由程，连续体的假定即可成立，温度等参数即可认为是连续函数。
