本書主要內(nèi)容包括熱力學(xué)基本概念、熱力學(xué)基本定律、工質(zhì)的熱力性質(zhì)、工質(zhì)的熱力過程、節(jié)能熱力學(xué)分析基礎(chǔ)、熱力循環(huán)、溶液熱力學(xué)與相平衡基礎(chǔ)、熱化學(xué)與化學(xué)平衡等，書后附有必要的圖表以備查用。全書以熱力學(xué)基本定律為主線，以工質(zhì)的熱力性質(zhì)和熱力過程為基礎(chǔ)，引入當(dāng)今熱力工程領(lǐng)域的科技新成果，討論熱能與其他形式能相互轉(zhuǎn)換的規(guī)律及合理用能的分析方法，強(qiáng)化對(duì)學(xué)生分析和解決工程實(shí)際問題能力的培養(yǎng)，激發(fā)學(xué)生的科技創(chuàng)新興趣。
本書是過程裝備與控制工程和安全工程專業(yè)的核心課教材，也可作為安全科學(xué)與工程其他專業(yè)，機(jī)械工程及自動(dòng)化、熱能與動(dòng)力工程、航空航天以及核能等專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課教材，還可供相關(guān)技術(shù)人員作參考資料。
緒論 001
0.1 本課程的性質(zhì) 001
0.2 熱能及其利用 001
0.3 工程熱力學(xué)的研究對(duì)象及主要內(nèi)容 002
0.4 熱力學(xué)的研究方法 003
1 基本概念 005
1.1 熱力系統(tǒng) 005
1.2 熱力狀態(tài) 007
1.2.1 狀態(tài)及狀態(tài)參數(shù) 007
1.2.2 狀態(tài)參數(shù)的特性 009
1.2.3 平衡狀態(tài) 010
1.2.4 狀態(tài)方程與狀態(tài)參數(shù)坐標(biāo)圖 011
1.3 熱力過程 012
1.3.1 準(zhǔn)靜態(tài)過程 012
1.3.2 可逆過程 013
1.3.3 熱力循環(huán) 014
小結(jié) 015
思考題 016
習(xí)題 016
2 熱力學(xué)基本定律 018
2.1 熱力學(xué)第一定律的實(shí)質(zhì) 018
2.2 能量的傳遞形式 019
2.2.1 功的熱力學(xué)定義 019
2.2.2 可逆過程的功 019
2.2.3 熱量和熱量的傳遞 021
2.3 系統(tǒng)儲(chǔ)存能 022
2.4 封閉系統(tǒng)的能量方程 023
2.5 敞開系統(tǒng)的能量方程 023
2.5.1 推動(dòng)功 024
2.5.2 敞開系統(tǒng)的能量方程 024
2.5.3 焓 025
2.6 穩(wěn)定流動(dòng)能量方程 026
2.6.1 穩(wěn)定流動(dòng)能量方程 026
2.6.2 穩(wěn)定流動(dòng)能量方程分析 026
2.6.3 技術(shù)功 027
2.6.4 機(jī)械能守恒式 027
2.7 熱力學(xué)第二定律的實(shí)質(zhì) 029
2.7.1 自發(fā)過程 030
2.7.2 熱力學(xué)第二定律的表述 030
2.8 卡諾循環(huán)和卡諾定理 031
2.8.1 卡諾循環(huán) 031
2.8.2 卡諾定理 032
2.9 多熱源的可逆循環(huán) 033
2.10 熵與克勞修斯不等式 035
2.10.1 熵的導(dǎo)出 035
2.10.2 克勞修斯不等式 036
2.10.3 不可逆過程的熵變 037
2.10.4 熵流和熵產(chǎn) 037
2.10.5 熵方程 038
2.11 孤立系統(tǒng)熵增原理 040
小結(jié) 042
思考題 043
習(xí)題 044
3 流體的熱力性質(zhì) 046
3.1 純物質(zhì)的p-V-T 關(guān)系 047
3.2 流體的狀態(tài)方程 049
3.2.1 理想氣體及其狀態(tài)方程 049
3.2.2 真實(shí)氣體狀態(tài)方程——立方型狀態(tài)方程 050
3.2.3 真實(shí)氣體狀態(tài)方程——多參數(shù)狀態(tài)方程 054
3.3 理想氣體的比熱容、內(nèi)能、焓和熵 056
3.3.1 熱容和比熱容 056
3.3.2 理想氣體的內(nèi)能、焓和熵 057
3.3.3 理想氣體混合物 061
3.4 真實(shí)氣體的普遍化關(guān)聯(lián) 064
3.4.1 對(duì)比狀態(tài)原理 065
3.4.2 普遍化壓縮因子 065
3.4.3 普遍化第二維里系數(shù) 067
3.5 均相流體的熱力學(xué)性質(zhì) 068
3.5.1 亥姆霍茲自由能和吉布斯自由焓 069
3.5.2 均相流體的熱力學(xué)基本關(guān)系式 069
3.6 混合規(guī)則和真實(shí)氣體混合物 075
3.6.1 混合規(guī)則 075
3.6.2 真實(shí)氣體混合物的狀態(tài)方程 076
3.7 水蒸氣和濕空氣 078
3.7.1 水蒸氣 078
3.7.2 濕空氣 082
小結(jié) 086
思考題 089
習(xí)題 090
4 氣體的熱力過程 093
4.1 理想氣體的熱力過程 093
4.1.1 定容過程 094
4.1.2 定壓過程 095
4.1.3 定溫過程 096
4.1.4 絕熱過程 097
4.1.5 多變過程 099
4.2 蒸汽的熱力過程 103
4.3 濕空氣的熱力過程 105
4.3.1 加熱或冷卻過程 105
4.3.2 絕熱加濕過程 105
4.3.3 冷卻去濕過程 106
4.3.4 增壓冷凝過程 106
4.3.5 絕熱混合過程 106
4.4 絕熱節(jié)流 108
4.4.1 焦耳- 湯姆遜效應(yīng) 108
4.4.2 微分節(jié)流效應(yīng) 109
4.4.3 積分節(jié)流效應(yīng) 109
4.4.4 節(jié)流裝置 110
4.5 壓縮機(jī)中的熱力過程 111
4.5.1 壓縮機(jī)的理想壓縮熱力過程 112
4.5.2 活塞式壓縮機(jī) 113
4.5.3 葉輪式壓縮機(jī) 115
4.5.4 多級(jí)壓縮和級(jí)間冷卻 117
4.6 往復(fù)式膨脹機(jī)中的熱力過程 121
4.6.1 工作過程分析 121
4.6.2 定熵膨脹與節(jié)流膨脹的關(guān)系 123
4.7 鍋爐生產(chǎn)蒸汽熱力過程 124
4.7.1 概述 124
4.7.2 鍋爐的構(gòu)成與工作原理 125
4.7.3 水蒸氣生產(chǎn)的熱力過程 127
4.7.4 鍋爐的熱平衡與效率 129
4.8 蒸汽輪機(jī)中工質(zhì)膨脹熱力過程 130
4.8.1 概述 130
4.8.2 蒸汽汽輪機(jī)的基本結(jié)構(gòu)與工作原理 131
4.8.3 汽輪機(jī)的熱力過程 133
4.8.4 工業(yè)汽輪機(jī)的效率 134
小結(jié) 135
思考題 137
習(xí)題 137
5 分析基礎(chǔ) 139
5.1 和的基本概念 139
5.2 值的計(jì)算 140
5.2.1 功源 141
5.2.2 熱量 141
5.2.3 冷量 142
5.2.4 物質(zhì)或物流 143
5.3 損失 145
5.3.1 溫差傳熱引起的損失 145
5.3.2 摩擦引起的損失 147
5.3.3 能級(jí)與能量貶值原理 148
5.4 方程 148
5.5 效率與熱效率 149
5.6 熱經(jīng)濟(jì)學(xué)思想簡介 153
小結(jié) 154
思考題 155
習(xí)題 155
6 熱力循環(huán) 156
6.1 蒸汽動(dòng)力循環(huán) 157
6.1.1 蒸汽卡諾循環(huán) 157
6.1.2 朗肯循環(huán) 158
6.1.3 朗肯循環(huán)的改進(jìn) 166
6.1.4 熱電聯(lián)供循環(huán) 169
6.2 制冷循環(huán) 169
6.2.1 壓縮空氣制冷循環(huán) 169
6.2.2 蒸氣壓縮制冷循環(huán) 171
6.2.3 制冷劑 176
6.2.4 吸收式制冷循環(huán) 177
6.2.5 蒸氣噴射制冷循環(huán) 179
6.3 熱泵供熱循環(huán) 180
6.3.1 逆向卡諾循環(huán) 180
6.3.2 熱泵的種類與熱力過程 181
6.4 氣體液化循環(huán) 186
6.4.1 氣體液化的最小功 186
6.4.2 林德循環(huán) 187
6.4.3 克勞德循環(huán) 188
小結(jié) 189
思考題 190
習(xí)題 191
7 溶液熱力學(xué)與流體相平衡基礎(chǔ) 193
7.1 敞開系統(tǒng)熱力學(xué)關(guān)系式與化學(xué)位 194
7.2 偏摩爾性質(zhì)及其與化學(xué)位的關(guān)系 195
7.3 逸度和逸度系數(shù) 197
7.3.1 純流體的逸度和逸度系數(shù) 197
7.3.2 溶液中組分的逸度和逸度系數(shù) 200
7.3.3 溶液的逸度和逸度系數(shù) 201
7.4 理想溶液 204
7.4.1 理想溶液與標(biāo)準(zhǔn)態(tài) 205
7.4.2 稀溶液的依數(shù)性 207
7.5 活度與活度系數(shù) 208
7.6 常用的活度系數(shù)方程 211
7.6.1 正規(guī)溶液與Wohl型方程 211
7.6.2 無熱溶液與基于局部組成概念的方程 212
7.7 流體相平衡基礎(chǔ) 213
7.7.1 相平衡判據(jù) 214
7.7.2 相平衡的熱力學(xué)處理方法 215
7.7.3 二組分理想體系氣-液平衡相圖 216
7.7.4 二組分非理想體系氣- 液平衡相圖 218
7.7.5 氣- 液相平衡的求解類型 220
7.7.6 氣-液相平衡的計(jì)算方法 221
小結(jié) 226
思考題 230
習(xí)題 230
8 熱化學(xué)與化學(xué)平衡 233
8.1 化學(xué)反應(yīng)過程的熱力學(xué)第一定律 234
8.1.1 內(nèi)能和焓 234
8.1.2 化學(xué)反應(yīng)過程的功 234
8.1.3 化學(xué)反應(yīng)過程的熱量 234
8.1.4 熱力學(xué)第一定律在化學(xué)反應(yīng)中的應(yīng)用 234
8.2 化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng) 235
8.2.1 定容熱效應(yīng)與定壓熱效應(yīng) 235
8.2.2 蓋斯定律 235
8.2.3 標(biāo)準(zhǔn)熱效應(yīng)的計(jì)算 236
8.2.4 基爾霍夫定律 237
8.3 理論燃燒火焰溫度 239
8.3.1 定壓燃燒火焰溫度 239
8.3.2 定容燃燒火焰溫度 241
8.4 化學(xué)反應(yīng)的方向和限度 241
8.4.1 化學(xué)反應(yīng)的自發(fā)過程 241
8.4.2 化學(xué)反應(yīng)的可逆過程 241
8.4.3 焓變與化學(xué)反應(yīng)的方向 242
8.4.4 熵變與化學(xué)反應(yīng)的方向 242
8.4.5 自由能和自由焓與化學(xué)反應(yīng)的方向 242
8.4.6 化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的限度 242
8.5 化學(xué)平衡和平衡常數(shù) 243
8.5.1 化學(xué)平衡的條件 243
8.5.2 化學(xué)平衡常數(shù) 243
8.5.3 平衡組成的計(jì)算 246
8.6 化學(xué)平衡的影響因素 247
8.6.1 溫度對(duì)化學(xué)平衡的影響 247
8.6.2 壓力對(duì)化學(xué)平衡的影響 249
8.6.3 惰性氣體對(duì)化學(xué)平衡的影響 249
8.6.4 平衡移動(dòng)原理 249
8.6.5 化學(xué)平衡常數(shù)的計(jì)算 250
8.7 熱力學(xué)第三定律 251
8.9 離解與離解度 252
小結(jié) 254
思考題 255
習(xí)題 256
附錄 258
附表1 單位換算表 258
附表2 理想氣體狀態(tài)下的千摩爾比定壓熱容與溫度的關(guān)系式 259
附表3 常用氣體的主要物理參數(shù)表 259
附表4 氣體的平均比定壓質(zhì)量熱容 260
附表5 氣體的平均比定容質(zhì)量熱容 261
附表6 空氣的熱力性質(zhì)表 261
附表7 氧的熱力性質(zhì)表 264
附表8 氮的熱力性質(zhì)表 264
附表9 氫的熱力性質(zhì)表 265
附表10 二氧化碳的熱力性質(zhì)表 266
附表11 一氧化碳的熱力性質(zhì)表 267
附表12 水蒸氣的熱力性質(zhì)表( 理想氣體狀態(tài)) 268
附表13 飽和水與飽和蒸汽表( 按溫度排列) 268
附表14 飽和水與飽和蒸汽表( 按壓力排列) 270
附表15 未飽和水與過熱蒸汽表 272
附表16 幾種物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)生成焓、標(biāo)準(zhǔn)生成自由焓（101325Pa, 25℃） 277
附表17 幾種物質(zhì)的燃燒焓和汽化焓(101325Pa, 25℃ ) 277
附表18 化學(xué)平衡常數(shù)的對(duì)數(shù)值lgKp 277
附表19 某些理想氣體在101.325kPa下的絕對(duì)熵 278
參考文獻(xiàn) 289
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