什么是總能 工程熱力學 熱力學研究的基本內(nèi)容

熱力學的定義與內(nèi)容是什么？工程熱力學中的 總能是狀態(tài)參量嗎 熱力學能是狀態(tài)參量 總能是嗎？工程熱力學中的焓和總儲存能有什么區(qū)別？工程熱力學中什么是熱機的循環(huán)熱效率ηt？熱量傳遞的三種基本方式是什么?簡述它們的定義？熱力學第一定律和第二定律的內(nèi)容是什么？

本文導航

• 熱力學研究的基本內(nèi)容
• 工程熱力學中各方程的適用的條件
• 工程熱力學狀態(tài)參數(shù)和過程參數(shù)
• 工程熱力學所有的名詞解釋
• 熱量的傳遞有三種形式
• 熱力學第一定律有哪兩種描述方式

熱力學研究的基本內(nèi)容

熱力學

熱力學是熱學理論的一個方面。熱力學主要是從能量轉(zhuǎn)化的觀點來研究物質(zhì)的熱性質(zhì)，它揭示了能量從一種形式轉(zhuǎn)換為另一種形式時遵從的宏觀規(guī)律。

熱力學是總結(jié)物質(zhì)的宏觀現(xiàn)象而得到的熱學理論，不涉及物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)和微觀粒子的相互作用。因此它是一種唯象的宏觀理論，具有高度的可靠性和普遍性。

熱力學三定律是熱力學的基本理論。熱力學第一定律反映了能量守恒和轉(zhuǎn)換時應該遵從的關(guān)系，它引進了系統(tǒng)的態(tài)函數(shù)——內(nèi)能。熱力學第一定律也可以表述為：第一類永動機是不可能造成的。

熱學中一個重要的基本現(xiàn)象是趨向平衡態(tài)，這是一個不可逆過程。例如使溫度不同的兩個物體接觸，最后到達平衡態(tài)，兩物體便有相同的溫度。但其逆過程，即具有相同溫度的兩個物體，不會自行回到溫度不同的狀態(tài)。

這說明，不可逆過程的初態(tài)和終態(tài)間，存在著某種物理性質(zhì)上的差異，終態(tài)比初態(tài)具有某種優(yōu)勢。1854年克勞修斯引進一個函數(shù)來描述這兩個狀態(tài)的差別，1865年他給此函數(shù)定名為熵。

1850年，克勞修斯在總結(jié)了這類現(xiàn)象后指出：不可能把熱從低溫物體傳到高溫物體而不引起其他變化，這就是熱力學第二定律的克氏表述。幾乎同時，開爾文以不同的方式表述了熱力學第二定律的內(nèi)容。

用熵的概念來表述熱力學第二定律就是：在封閉系統(tǒng)中，熱現(xiàn)象宏觀過程總是向著熵增加的方向進行，當熵到達最大值時，系統(tǒng)到達平衡態(tài)。第二定律的數(shù)學表述是對過程方向性的簡明表述。

1912年能斯脫提出一個關(guān)于低溫現(xiàn)象的定律：用任何方法都不能使系統(tǒng)到達絕對零度。此定律稱為熱力學第三定律。

熱力學的這些基本定律是以大量實驗事實為根據(jù)建立起來的，在此基礎(chǔ)上，又引進了三個基本狀態(tài)函數(shù)：溫度、內(nèi)能、熵，共同構(gòu)成了一個完整的熱力學理論體系。此后，為了在各種不同條件下討論系統(tǒng)狀態(tài)的熱力學特性，又引進了一些輔助的狀態(tài)函數(shù)，如焓、亥姆霍茲函數(shù)(自由能)、吉布斯函數(shù)等。這會帶來運算上的方便，并增加對熱力學狀態(tài)某些特性的了解。

從熱力學的基本定律出發(fā)，應用這些狀態(tài)函數(shù)，利用數(shù)學推演得到系統(tǒng)平衡態(tài)各種特性的相互聯(lián)系，是熱力學方法的基本內(nèi)容。

熱力學理論是普遍性的理論，對一切物質(zhì)都適用，這是它的優(yōu)點，但它不能對某種特殊物質(zhì)的具體性質(zhì)作出推論。例如討論理想氣體時，需要給出理想氣體的狀態(tài)方程；討論電磁物質(zhì)時，需要補充電磁物質(zhì)的極化強度和場強的關(guān)系等。這樣才能從熱力學的一般關(guān)系中，得出某種特定物質(zhì)的具體知識。

平衡態(tài)熱力學的理論已很完善，并有廣泛的應用。但在自然界中，處于非平衡態(tài)的熱力學系統(tǒng)(物理的、化學的、生物的)和不可逆的熱力學過程是大量存在的。因此，這方面的研究工作十分重要，并已取得一些重要的進展。

目前，研究非平衡態(tài)熱力學的一種理論是在一定條件下，把非平衡態(tài)看成是數(shù)目眾多的局域平衡態(tài)的組合，借助原有的平衡態(tài)的概念描述非平衡態(tài)的熱力學系統(tǒng)。并且根據(jù)“流”和“力”的函數(shù)關(guān)系，將非平衡態(tài)熱力學劃分為近平衡區(qū)(線性區(qū))和遠離平衡區(qū)(非線性區(qū))熱力學。這種理論稱為廣義熱力學，另一種研究非平衡態(tài)熱力學的理論是理性熱力學。它是以熱力學第二定律為前提，從一些公理出發(fā)，在連續(xù)媒質(zhì)力學中加進熱力學概念而建立起來的理論。它對某些具體問題加以論證，在特殊的彈性物質(zhì)的應用中取得了一定成果。

非平衡態(tài)熱力學領(lǐng)域提供了對不可逆過程宏觀描述的一般綱要。對非平衡態(tài)熱力學或者說對不可逆過程熱力學的研究，涉及廣泛存在于自然界中的重要現(xiàn)象，是正在探討的一個領(lǐng)域。如平衡態(tài)的熱力學和統(tǒng)計力學的關(guān)系一樣，從微觀運動的角度研究非平衡態(tài)現(xiàn)象的理論是非平衡態(tài)統(tǒng)計力學。

選自：《物理學簡史》

工程熱力學中各方程的適用的條件

這是工程熱力學的內(nèi)容： 1）溫度，表示物體冷熱程度的物流量。 2）壓力，單位面積上承受的垂直作用力。 3）比體積，單位質(zhì)量物質(zhì)所占的體積，v（m3/kg）。 熱力學上還有熱力學能，焓，熵等參數(shù)。

建議查下資料.感覺這樣的提問沒有意義

工程熱力學狀態(tài)參數(shù)和過程參數(shù)

總儲存能E指的是熱力學范疇內(nèi)一切可以考慮的能量的總和，分為內(nèi)儲存能-內(nèi)能U和外儲存能-動能Ek與位能Ep。內(nèi)能U包含分子動能，分子內(nèi)能，化學能，原子能等等。

焓，H，的物理意義是指，流動的工質(zhì)傳遞的能量中，取決于熱力性質(zhì)的部分。對于理想氣體，h=u+pv。因為u，p，v都是狀態(tài)參數(shù)，所以h也是狀態(tài)參數(shù)。

所以，工質(zhì)流入系統(tǒng)，攜帶的能量是工質(zhì)的總能Ef，其中包含維持流動所產(chǎn)生的流動功?？偰蹺f可以表達成Ef=U+流動功+動能+位能。其中由熱力性質(zhì)決定（即取決于狀態(tài)參數(shù)）的放到一起即為焓H。

工程熱力學所有的名詞解釋

定義：ηT=W/Q1=(Q1-Q2)/Q1=1-Q2/Q1 W: 對外做出的循環(huán)凈功；Q1: 循環(huán)中吸收的總熱量;Q2: 循環(huán)中放出的總熱量。

作用： 評價循環(huán)的經(jīng)濟性。

熱量的傳遞有三種形式

熱量傳遞主要有三種基本方式：導熱、熱對流和熱輻射。

導熱指依靠物質(zhì)的分子、原子和電子的振動、位移和相互碰撞而產(chǎn)生熱量傳遞的方式。例如，固體內(nèi)部熱量從溫度較高的部分傳遞到溫度較低的部分，就是以導熱的方式進行的。

熱對流指由于流體的宏觀運動，冷熱流體相互摻混而發(fā)生熱量傳遞的方式。這種熱量傳遞方式僅發(fā)生在液體和氣體中。由于流體中的分子同時進行著不規(guī)則的熱運動，因此對流必然伴隨著導熱。

熱輻射，物體通過電磁波來傳遞能量的方式稱為輻射。輻射有多種類型，其中因熱的原因而發(fā)出輻射能的現(xiàn)象稱為熱輻射。

研究熱量傳遞的傳熱學與工程熱力學都是研究與熱現(xiàn)象有關(guān)的科學。然而，這兩門學科的研究內(nèi)容和方法是有區(qū)別的。

首先，工程熱力學研究的是處于平衡狀態(tài)的體系，其中不存在溫差或者壓力差，而傳熱學則是研究有溫差存在時處于不平衡狀態(tài)的體系的熱能傳遞規(guī)律。例如，經(jīng)過高溫制備出的材料的冷卻，熱力學主要研究單位質(zhì)量的材料在這一冷卻過程中散失的熱量；而傳熱學則主要研究該冷卻過程受哪些因素影響，冷卻過程中溫度如何變化，冷卻需要多長時間等諸多問題。

其次，熱力學中所說的熱量通常是指能量，其單位通常用焦耳(J)和卡(kcal)來表示，而傳熱學中所說的傳熱量通常是指單位時間內(nèi)傳遞的熱量，因此其單位通常用瓦(W)等功率單位。

盡管如此，傳熱學與工程熱力學有著密切的關(guān)系：分析任何的熱量傳遞過程都要用到熱力學第一定律，即能量守恒定律。熱量傳遞過程的動力是溫度差，熱能總是由高溫處向低溫處傳遞。

兩種介質(zhì)或者同一物體的兩部分之間如果沒有溫差就不可能有熱量的傳遞，而這正是熱力學第二定律所規(guī)定的基本內(nèi)容。因此，工程熱力學的第一、第二定律是進行傳熱學研究的基礎(chǔ)。

熱力學第一定律有哪兩種描述方式

熱力學第一定律（the first law of thermodynamics）是涉及熱現(xiàn)象領(lǐng)域內(nèi)的能量守恒和轉(zhuǎn)化定律，反映了不同形式的能量在傳遞與轉(zhuǎn)換過程中守恒。

表述為：物體內(nèi)能的增加等于物體吸收的熱量和對物體所作的功的總和。即熱量可以從一個物體傳遞到另一個物體，也可以與機械能或其他能量互相轉(zhuǎn)換，但是在轉(zhuǎn)換過程中，能量的總值保持不變。其推廣和本質(zhì)就是著名的能量守恒定律。

熱力學第二定律（second law of thermodynamics），熱力學基本定律之一，克勞修斯表述為：

熱量不能自發(fā)地從低溫物體轉(zhuǎn)移到高溫物體。開爾文表述為：不可能從單一熱源取熱使之完全轉(zhuǎn)換為有用的功而不產(chǎn)生其他影響。熵增原理：不可逆熱力過程中熵的微增量總是大于零。在自然過程中，一個孤立系統(tǒng)的總混亂度（即“熵”）不會減小。

表述形式：

熱能可以從一個物體傳遞給另一個物體，也可以與機械能或其他能量相互轉(zhuǎn)換，在傳遞和轉(zhuǎn)換過程中，能量的總值不變。

在工程熱力學范圍內(nèi)，熱力學第一定律可表述為：熱能和機械能在轉(zhuǎn)移或轉(zhuǎn)換時，能量的總量必定守恒。

第二定律指出在自然界中任何的過程都不可能自動地復原，要使系統(tǒng)從終態(tài)回到初態(tài)必需借助外界的作用，由此可見，熱力學系統(tǒng)所進行的不可逆過程的初態(tài)和終態(tài)之間有著重大的差異，這種差異決定了過程的方向，人們就用狀態(tài)函數(shù)熵來描述這個差異

以上內(nèi)容參考;百度百科-熱力學第一定律

百度百科-熱力學第二定律