【工程热力学名词解释】工程热力学是研究热能与机械能之间相互转换规律的科学,广泛应用于能源、动力、化工、航空航天等领域。为了帮助学习者更好地掌握相关概念,以下是对一些常见工程热力学术语的简要总结,并以表格形式进行归纳。
一、基础概念总结
1. 热力学系统(Thermodynamic System)
指被研究的特定物质或空间区域,可以是封闭系统、开放系统或孤立系统。系统与外界之间可能存在能量和物质的交换。
2. 状态参数(State Variables)
描述系统状态的物理量,如温度、压力、体积、内能等。这些参数仅取决于系统的当前状态,与过程无关。
3. 过程(Process)
系统从一个状态变化到另一个状态的过程。常见的有等温过程、等压过程、等容过程和绝热过程等。
4. 可逆过程(Reversible Process)
在没有摩擦、无能量损失的情况下,系统可以沿相反方向恢复原状的过程。理想化模型,实际中难以实现。
5. 不可逆过程(Irreversible Process)
实际中常见的过程,由于存在摩擦、扩散、热传导等因素,无法完全恢复原状。
6. 热力学第一定律(First Law of Thermodynamics)
能量守恒定律在热力学中的体现,即:系统吸收的热量等于系统对外做功加上其内能的变化。
7. 热力学第二定律(Second Law of Thermodynamics)
描述了能量转换的方向性,指出热量不能自发地从低温物体传向高温物体,且任何实际过程都会导致熵的增加。
8. 熵(Entropy)
表征系统无序程度的物理量,是热力学第二定律的核心概念之一。熵增原理说明孤立系统的总熵不会减少。
9. 卡诺循环(Carnot Cycle)
理想的热机循环,由两个等温过程和两个绝热过程组成,效率最高,但无法在现实中实现。
10. 热机(Heat Engine)
将热能转化为机械能的装置,如蒸汽机、内燃机等。其效率受卡诺效率限制。
二、常见术语对比表
名词 | 定义 | 特点 |
热力学系统 | 被研究的特定物质或空间区域 | 可分为封闭、开放、孤立系统 |
状态参数 | 描述系统状态的物理量(如温度、压力、体积等) | 仅与状态有关,与过程无关 |
过程 | 系统从一个状态到另一个状态的变化 | 包括等温、等压、等容、绝热等 |
可逆过程 | 理想化过程,可沿反方向恢复原状 | 无能量损失,实际中无法实现 |
不可逆过程 | 实际中常见的过程,无法完全恢复原状 | 存在能量损失或不可逆因素 |
热力学第一定律 | 能量守恒定律在热力学中的表达 | Q = ΔU + W(Q为热量,ΔU为内能变化,W为对外做功) |
热力学第二定律 | 描述能量转换的方向性 | 熵增原理:孤立系统总熵不减 |
熵 | 表征系统无序程度的物理量 | 是状态函数,与路径无关 |
卡诺循环 | 理想热机循环,效率最高 | 由两个等温过程和两个绝热过程组成 |
热机 | 将热能转化为机械能的装置 | 效率受卡诺效率限制 |
通过以上总结与表格对比,可以更清晰地理解工程热力学中的一些基本概念及其相互关系。掌握这些术语有助于深入学习热力学理论及实际应用。