工程热力学是一门重要的工程学科,主要研究能量转换和热能利用的基本规律。以下是基于给定文件中的知识点进行的详细解释:
1. **等温过程**:在等温过程中,系统的温度保持不变,理想气体的熵可能会因体积改变而发生变化。
2. **热力学第二定律**:一个热机如果仅从热源吸热并对外做功,而不向低温环境排放热量,将违反热力学第二定律,即能量转换过程中总存在不可逆因素。
3. **可逆过程的热量**:在可逆过程中,系统与外界交换的热量取决于初态、终态以及过程路径。
4. **总储存能**:系统的总储存能包括热力学能、宏观动能和重力位能,它是系统状态的函数。
5. **熵减少与自发过程**:工质熵减少的过程必须伴随着自发过程,因为热力学第二定律指出熵在封闭系统中总是趋向于增加。
6. **热机效率比较**:在两个恒温热源间工作的可逆循环热机,无论工质是理想气体还是水蒸气,其热效率都由两个热源的温度决定,而与工质类型无关。
7. **基本状态参数**:状态参数包括温度(T)、压力(P)和体积(V),它们足以描述系统状态。
8. **定温加热过程**:理想气体在定温加热过程中,热力学能(内能)保持不变。
9. **卡诺循环**:卡诺循环由两个等温过程(吸热和放热)和两个等熵过程(绝热膨胀和绝热压缩)组成,是热机效率的理论上限。
10. **强度性参数**:温度和压力是强度性参数,它们表示单位质量工质的性质,与系统的总体积无关。
11. **循环熵变**:工质经过一个完整循环后,熵回到初始状态,意味着循环过程的熵增为零。
12. **提高热效率**:增大传热温差并不是提高循环热效率的有效途径,因为这可能导致传热损失增加。
13. **绝热系统与孤立系统**:绝热系统不与外界交换热量,孤立系统既不交换能量也不交换质量。
14. **理想气体多变过程比热**:理想气体多变过程的比热公式涉及到具体的过程类型,如定压比热(Cp)和定容比热(Cv)。
15. **熵变与可逆过程**:熵变为零的闭口系统过程可能是可逆的,但不能确定,还需考虑过程的方向性。
16. **技术功**:技术功是工质对外界做的功,可逆过程1-2的技术功可以用系统压力和体积的变化来计算。
17. **熵流与热量流动**:熵流由热量流动引起,吸热时熵增加,放热时熵减少。
18. **比热容的影响因素**:理想气体的比热容与温度、过程类型和压力有关。
19. **卡诺循环效率**:卡诺循环的效率公式为η_cano = 1 - (T_cold / T_hot),逆卡诺制冷系数与供热系数的关系为η_refrigeration = 1 / η_cano。
20. **最高效率**:所有循环中,卡诺循环的热效率最高,只取决于高温热源和低温热源的温度。
21. **储存能**:热力系统的储存能包括热力学能、宏观动能和重力位能。
22. **闭口系统第一定律**:ΔU = Q - W,开口系统第一定律为流入能量减去流出能量等于系统储存能的改变。
23. **绝热节流过程**:理想气体绝热节流过程中,熵增加,内能不变,压力降低。
24. **绝热过程方程**:对于理想气体,绝热过程遵循方程PV^(γ) = 常数,其中γ是比热容比。
25. **可逆过程的热量与功**:可逆过程1-2的热量和功可以通过状态参数的变化来计算。
26. **准静态过程**:准静态过程接近可逆过程,但不一定是可逆的,因为可能存在微小的非平衡。
27. **流动功**:流动功与工质流动状态相关,是过程量,而不是状态参数。
28. **孤立系统熵增原理**:孤立系统自发过程的熵总是趋向于增加,这是热力学第二定律的表述之一。
29. **加热与降温**:对工质加热时,如果同时发生相变,工质的温度可能不会升高,例如水在加热至沸点时温度保持不变。
30. **理想气体熵**:理想气体的熵是温度的单值函数,只依赖于温度和体积。
31. **相对湿度与吸湿能力**:相对湿度相等的两种湿空气,其饱和含水量可能不同,吸收水蒸气的能力不一定相同。
32. **闭口系统熵变**:闭口系统经历放热过程时,熵可能增加、减少或不变,取决于放热和体积变化的情况。
33. **饱和湿蒸汽**:饱和湿蒸汽的温度和压力决定了其状态,可以确定其他状态参数。
34. **膨胀功与技术功**:膨胀功、技术功都是过程量,与过程路径有关;流动功与系统状态有关,与路径无关。
35. **自由膨胀过程**:理想气体在绝热容器中自由膨胀,根据绝热过程方程,若无外力做功,则温度和压力都保持不变。
**简答题解答:**
1. **定压比热容与定容比热容**:定压比热容(Cp)和定容比热容(Cv)都随温度变化,但由于Cp-Cv=R,这个差值并不随温度变化。比热容比(γ=Cp/Cv)不随温度变化。
2. **卡诺循环热效率比较**:两种工质在恒温热源间进行卡诺循环,效率相同,因为卡诺效率仅取决于热源和冷源的温度。
3. **热力学第一、第二定律**:第一定律是能量守恒,公式ΔU=Q-W;第二定律是能量品质降低,公式dS≥dQ/T,表示熵增原理。
4. **温度计原理**:温度计基于热平衡原理,通过物质的体积、电阻或光谱特性随温度变化来测量温度。
5. **热量与温度**:物体的温度高不代表其热量多,热量是过程量,温度是状态参数,表示物体内部能量的状态。
6. **汽水混合物**:汽水混合物处于平衡态,但不是均匀态,因为汽相和液相的密度不同。
7. **热力过程与可逆过程**:热力过程是从一个平衡态到另一个平衡态;可逆过程的特点是无限慢且无熵增,是理想的理论过程。
8. **热量与过程量**:热量是过程中的能量转移,是过程量;热力学能是系统内部的能量,是状态参数。热量转化为热力学能,通过过程完成。
9. **热量与工作**:热量和工作是能量转换的两种形式,热力学第一定律表明,热量可以转化为工作,也可以转化为热力学能。
这些知识点涵盖了工程热力学的基本概念、热机效率、能量转换、熵增原理等多个核心领域,对于理解和分析热力学系统及其过程至关重要。