工程热力学是热力学的一个重要分支,主要研究与工程应用相关的热能转换和传递现象。以下是对题目中涉及的一些知识点的详细解释:
1. **热力学第一定律**:也称为能量守恒定律,表明在一个封闭系统中,能量既不能被创造也不能被消灭,只能从一种形式转化为另一种形式。Q代表系统吸收的热量,W代表对外做的功,它们的差值ΔU(内能变化)是过程量。
2. **热效率**:热效率是衡量热力循环性能的重要指标,表示有效功与输入热能的比例。
3. **水蒸汽的热力过程**:水蒸汽可以经历等温、等压等多种过程,在特定条件下可以同时满足等温与等压。
4. **容积比热**:在体积不变的情况下,单位体积物质温度变化一度所需的热量。
5. **可逆过程与准静态过程**:可逆过程是理想化的,无摩擦和无损耗的过程,而准静态过程接近于可逆,但允许微小的非平衡状态。
6. **流动功**:流动功是流体通过开口系统时做功的表现,只依赖于系统进出口状态。
7. **临界状态**:对于水,当压力超过临界压力,温度超过临界温度,水将处于超临界状态,不再是液态。
8. **孤立系统**:不与外界交换物质和能量的系统。
9. **熵**:熵是描述系统无序程度的物理量,熵增原理表明自然过程的方向性,熵在封闭系统中不会减少。
10. **技术功与容积功**:技术功是系统对外做的总功,包括容积功和其他形式的功。
11. **熵与热量**:熵增原理指出,工质吸热时熵通常增加,但放热时不一定会减小,这取决于过程的可逆性。
12. **渐扩喷管**:截面积逐渐增大的喷管,气流速度会减小,但不是只能减小,具体还取决于初始条件和喷管设计。
13. **闭口绝热系统的膨胀功**:对于闭口绝热系统,膨胀功等于系统内能的减少。
14. **理想气体熵计算**:理想气体熵的计算公式适用于可逆过程,但也可以用于近似计算不可逆过程。
15. **比热比γ**:对于理想气体,γ=Cp/Cv,通常γ>1。
16. **温度与状态参数**:温度是衡量物质热状态的基本参数,一般情况下温度升高,某些状态参数(如比热、热容等)会增大。
17. **压力表读数**:容器内气体压力不变,压力表读数也不会变。
18. **过程量Q和W**:Q和W是过程特有的,与过程路径相关。
19. **饱和湿空气**:饱和湿空气中水蒸气达到最大可能含量,但不一定是干饱和蒸汽,可能含有液态水滴。
20. **熵产**:实际过程都会产生熵,反映过程的不可逆性。
21. **焓的定义**:对于闭口系统,焓H=U+PV,其中U是内能,P是压力,V是体积。
22. **不可逆循环**:工质经过不可逆循环后,其熵增加。
23. **渐放形短管**:渐放形短管在进口流速超音速时,可作为扩压管使用。
24. **动力循环损失**:在蒸汽动力循环中,冷凝器的损失是主要部分。
25. **多变过程与多变指数n**:多变过程的n值可以通过已知的始末状态参数来确定。
26. **卡诺循环效率**:所有卡诺循环的效率只与热源和冷源的温度有关,与工质无关。
27. **喷管设计**:喷管形状对气流速度有很大影响,尤其是喉部和出口形状。
28. **热能与机械功的转化**:根据热力学第二定律,热能可以自发转变为机械功,但反之则不行,必须有其他影响因素。
29. **熵增原理**:系统的熵只能增加或不变,不能减少。
30. **热电循环**:目的是提高热能到机械功的转化效率。
31. **卡诺循环效率**:所有理想卡诺循环的效率是相等的。
32. **朗肯循环**:朗肯循环中冷凝器是必不可少的,因为它用于回收蒸汽的大部分热量。
33. **可逆等温过程**:尽管温度不变,但系统仍可能通过膨胀或压缩与外界交换热量。
34. **闭口系统熵变化**:闭口系统放出热量时,熵不一定减少,这取决于是否为可逆过程。
35. **理想气体的内能与焓**:理想气体的内能和焓与温度成正比,但选定0℃时的参考值并不意味着它们必须为零。
36. **比热定义**:比热的定义是单位质量物质温度变化一度所需的热量,理论上可以为零,但实际中比热不会为负。
37. **气体混合**:不同气体混合后,压力和温度不变,但气体的状态确实发生了改变,因为混合物的性质不同于原来各组分。
38. **多变过程**:多变过程是热力学中的一般过程,但不是所有过程的概括。
39. **迈耶公式**:适用于理想气体的比热比关系,即CP-Cv=R。
40. **气体节流**:节流过程中的温度变化取决于气体的绝热指数,不一定是降低。
41. **湿空气加热**:湿空气加热时,相对湿度会降低,因为饱和水蒸气压随温度升高而增加。
42. **熵极大化**:自然过程的趋势是使系统的熵达到最大。
43. **dq=dh+dwt**:这是热力学第一定律的微分形式,适用于闭口系统。
44. **∮q/T≤0**:这是克劳修斯不等式,反映了热力学第二定律的方向性。
45. **热量与温度**:热量是能量转移的度量,不是储存的能量,温度高低与热量多少没有直接对应关系。
46. **第一定律应用**:所有符合第一定律的过程在理论上是可以发生的,但实际中还要考虑第二定律的限制。
47. **热力循环效率**:热电循环能提高热力循环的效率,尤其是在废热回收方面。
48. **卡诺循环效率**:所有理想卡诺循环的效率相等,但实际循环效率低于卡诺循环。
49. **v”-v’差值**:在多变过程中,这个差值与温度有关,温度越高,差值可能越大。
50. **压力表读数**:容器内气体压力不变,压力表读数也不变。
51. **过程量Q和W**:Q和W是过程特有的,只与过程路径相关。
52. **饱和湿空气**:饱和湿空气中的水蒸气可以是干饱和蒸汽,也可以含有液态水。
53. **孤立系统定义**:将热力系统与外界组成的新系统可能是孤立系统。
54. **技术功与膨胀功**:在开口系统中,技术功可能大于膨胀功,因为还有其他形式的功。
55. **熵与热力学过程**:工质吸热熵增加,放热熵可能不变也可能减少,取决于过程的可逆性。
56. **渐扩喷管与气流速度**:渐扩喷管中截面积增大,气流速度减小,但不是只能减小。
57. **热量与能量**:热量是能量的一种形式,不是储存的能量,温度高不代表热量多。
58. **Q和W的差值**:Q-W是过程量,但其值取决于整个过程。
59. **热效率计算**:任一循环的热效率可以用η=1-T2/T1计算,前提是T1是高温源温度,T2是低温源温度。
60. **第一定律的应用**:符合第一定律的过程不一定能实现,还需考虑第二定律。
61. **湿蒸汽状态**:知道湿蒸汽的压力和温度,结合饱和曲线可以确定其状态。
62. **流动功的决定因素**:流动功仅由系统进出口状态决定。
63. **可逆定温过程**:虽然温度不变,系统仍可能通过体积变化与外界交换热量。
64. **du和dh的关系**:du=cvdT和dh=cpdT适用于理想气体的特定过程,对于实际气体则需要考虑状态方程。
65. **稳定流动**:在稳定流动中,系统沿同一状态线进行,如恒定流速的管道流动。
以上是对工程热力学中一些关键概念和原理的解释,这些知识对于理解和分析热力学问题至关重要。