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第1篇 热力学基础4

第1章 基本概念4

1.1 热力系·边界·外界4

1.2 状态·状态参数5

1.3 热力学第零定律·温度测定与温度计·温标6

1.4 相·组分·相律12

1.5 平衡态·稳定平衡态·状态方程12

参考文献15

第2章 热力学第一定律16

2.1 作用·功·热量·传质能·传递能16

2.2 过程·准静态过程·可逆过程19

2.3 热力学第一定律20

参考文献30

第3章 热力学第二定律和熵31

3.1 自发过程·能量传递与转换的方向性31

3.2 热力学第二定律32

3.3 卡诺定理33

3.4 熵35

3.5 热力学第一与第二定律结合的表达式36

3.6 熵变·熵流·熵增37

3.7 熵增原理39

3.8 熵变的计算39

3.9 T-s图45

3.1 0 自发过程·平衡和平衡稳定性的判据47

3.1 1 自发过程的速率与催化54

参考文献57

第4章 有效能和有用功58

4.1 热力学势能和能势58

4.2 有效能和无效能60

4.3 有用功·最大比有用功·一般最大比有用功63

4.4 定温过程的功函数——亥姆霍兹自由能F66

4.5 定温定压过程的功函数——吉布斯自由能G67

4.6 能量的品位71

参考文献73

第2篇 流体工质的热力性质74

第5章 热力学函数间的普遍关系式74

5.1 热力学函数的分类74

5.2 建立热力学函数普遍关系式的基础75

5.3 热力学基本关系式和麦克斯韦方程80

5.4 热系数82

5.5 比热容的普遍关系式83

5.6 比熵s、比热力学能u、比焓h的普遍关系式85

5.7 绝热节流系数的一般关系式87

参考文献88

第6章 热力学性质的实验测定89

6.1 单一物质的p-v-T热力学关系图89

6.2 p-v-T关系的实验测定方法92

6.3 p-V-T测试系统95

6.4 饱和蒸汽压测定97

6.5 饱和气液密度和临界密度的测定97

6.6 音速测定·球共鸣声学法测试原理97

参考文献100

第7章 实际气体的状态方程101

7.1 实际气体与理想气体的偏差101

7.2 建立实际气体状态方程的基本方法102

7.3 范德瓦尔方程103

7.4 维里方程105

7.5 R-K方程107

7.6 R-K-S方程107

7.7 P-R方程109

7.8 B-W-R方程110

7.9 M-H方程111

7.10 MBWR方程112

7.11 蒸汽压方程式113

7.12 饱和性质表和湿蒸汽热力函数的关系114

参考文献117

第8章 工质热力性质的计算118

8.1 从状态方程v（p，T）计算u、h、s、cp、cv118

8.2 从状态方程p（v，T）计算u、h、s、cp、cv119

8.3 偏离函数计算法120

8.4 绝热指数k123

8.5 工质性质的实用线图129

8.6 流体工质性质的物性手册和软件134

参考文献134

第9章 流体工质热力性质的推算135

9.1 对应态原理135

9.2 通用压缩因子137

9.3 通用对应态方程的判别规则139

9.4 通用对应态状态方程的改进139

9.5 选择对应态参数变换的方法140

9.6 饱和液体焓的通用对应态方程142

9.7 蒸发潜热的通用对应态方程143

9.8 饱和蒸汽焓的通用对应态方程144

9.9 通用饱和液体密度的对应态方程145

9.10 通用饱和蒸汽压的对应态方程147

9.11 通用饱和蒸汽密度的对应态方程150

9.12 通用饱和液体和饱和蒸汽熵的对应态方程152

9.13 几个重要基准参数△hb、h′b和hc的计算153

9.14 流体p-V-T的一般性对应态关系155

参考文献159

第3篇 多组分系统的热力学基础161

第10章 多组分单相混合物系统161

10.1 多组分系统热力函数的基本方程与化学势161

10.2 混合物的广延性质与偏摩尔参数164

10.3 偏摩尔参数的可加定理166

10.4 用偏摩尔参数表示的热力学关系式168

10.5 偏摩尔参数的性质与吉布斯-杜亥姆方程170

10.6 偏摩尔参数的求法171

10.7 气体混合物的p-V-T-x关系与混合法则173

10.8 非理想气体的化学势——逸度176

10.9 稀溶液中的拉乌尔定律和亨利定律183

10.1 0理想溶液及其热力性质185

10.1 1实际溶液的化学势——活度188

参考文献190

第11章 多组分多相系统192

11.1 多相系统的热力函数的基本方程192

11.2 相平衡的一般平衡条件·相图193

11.3 理想完全互溶二组分气液系统的相平衡关系·精馏原理·杠杆原则196

11.4 临界区二组分混合溶液的特殊性202

11.5 具有共沸点的混合物205

11.6 部分可互溶的二元混合物系统的相图207

11.7 简单的低共熔混合物分析法209

11.8 沸点升高与凝固点降低210

11.9 一阶相变·高阶相变214

11.10 多元混合物气液相平衡特性探讨216

11.11 混合物状态方程拟合及其在热物性计算中的应用219

11.12 混合物的对应态关系220

参考文献225

第4篇 特殊系统的热力学基础226

第12章 简单弹性力系统226

12.1 一维弹性力系统的功226

12.2 一维弹性力系统的热力学定律表达式227

12.3 一维弹性力系统的熵和其他参数的微分式228

12.4 一维弹性力系统的状态方程228

参考文献230

第13章 表面薄层系统231

13.1 液体表面层与表面张力231

13.2 表面张力功231

13.3 表面薄层系统的热力学基本微分方程232

13.4 表面薄层系统的状态方程233

13.5 弯曲表面层系统234

参考文献238

第14章 简单磁介质系统239

14.1 磁介质系统的基本概念239

14.2 磁系统的功240

14.3 磁系统的热力学关系式241

14.4 顺磁体的热力学状态方程242

14.5 顺磁体的热容及其与温度的关系244

14.6 退磁制冷249

14.7 室温磁制冷研究251

参考文献255

第15章 含有化学反应和燃烧的系统256

15.1 化学计量与离解256

15.2 化学反应的热力学第一定律分析258

15.3 化学反应方向的判据与平衡条件263

15.4 化学反应的平衡常数及平衡成分268

15.5 最大可用功·范托夫方程·平衡转移原理275

15.6 热力学第三定律281

15.7 平衡常数的计算283

15.8 绝热燃烧温度与平衡火焰温度288

15.9 燃料和燃气293

15.1 0燃烧的不可逆损失298

15.1 1燃烧的效率和有效率300

参考文献300

第16章 燃料电池的热力学基础301

16.1 燃料电池的原理301

16.2 燃料电池输出的电功302

16.3 燃料电池的端电压和输出特性305

16.4 几种类型的燃料电池306

16.5 燃料电池系统310

参考文献313

第17章 辐射热力学基础314

17.1 热辐射系的热力学基础314

17.2 辐射能密度u′与黑体辐射力E的关系316

17.3 辐射粒子气的频率分布规律319

17.4 辐射热力学的量子理论基础320

17.5 光子气的分布律325

17.6 黑体光谱辐射密度u′bλ和光谱辐射力Ebλ327

17.7 热辐射能的光谱有效能与光谱等效温度329

17.8 辐射系的熵S335

17.9 平衡态空腔内辐射系的热力学函数336

17.10 稳态开口辐射系的热力学函数337

17.11 开放系辐射换热中吸收器的辐射熵流338

参考文献338

第5篇 热力循环340

第18章 热力循环组织及其性能评价方法340

18.1 组织热力循环的基本原则340

18.2 热力循环的分类340

18.3 能量利用的效率与热力经济分析342

18.4 热力完善度和有效能分析法343

18.5 电热冷联供与最大经济利益分析法346

18.6 环境和谐综合平衡分析法347

18.7 主要热力设备锅炉的热力性能评价348

参考文献356

第19章 蒸汽动力循环357

19.1 现代蒸汽发电厂的主系统流程357

19.2 朗肯循环360

19.3 蒸汽再热循环365

19.4 回热循环367

19.5 再热回热循环373

19.6 二流体循环373

19.7 超临界和超超临界压力锅炉的动力循环新技术374

参考文献375

第20章 气体动力循环376

20.1 燃气轮机循环376

20.2 内燃机循环385

20.3 气体流推进式发动机循环393

参考文献403

第21章 制冷和热泵循环404

21.1 制冷循环的工作原理404

21.2 制冷系统的能量方程和有效能平衡方程405

21.3 等价热力变换分析法407

21.4 空气能在节能中的应用价值412

21.5 压缩制冷设备的节能途径413

21.6 吸收式制冷机的工作原理414

21.7 吸收式制冷工质物性416

21.8 吸收式制冷循环热力计算424

21.9 吸收式制冷循环的有效能分析430

21.1 0低温技术基础433

参考文献447

第22章 气体压缩循环448

22.1 压缩机的分类448

22.2 压缩功451

22.3 压缩性能的影响因素453

22.4 压缩机的效率455

参考文献456

第6篇 非平衡态热力学基础457

第23章 不可逆过程的热力学基础457

23.1 非平衡态热力学简介457

23.2 近平衡态热力系的局部平衡假设460

23.3 熵源强度和熵产率461

23.4 熵源强度的普遍式、热力学的“流”与“力”464

23.5 线性唯象方程467

23.6 唯象系数的获得与昂萨格倒易定律468

23.7 用熵产率理论解题的思路和应用举例469

23.8 最小熵产率原理和定态的稳定性475

23.9 ？耗散极值原理477

23.10 有效能消耗率最小原理和过程不可逆度478

23.11 逆流换热器的传热性能分析与优化例484

23.12 有限时间热力分析法简介489

23.13 交替吸放热型有限时间热力分析法491

23.14 定态等价有限时间热力分析法493

23.15 定态有限时间热力分析法与交替式的比较499

23.16 定态等价有限时间热力分析法的参数优化500

23.17 不可逆过程热力学小结503

参考文献504

第24章 非平衡态辐射热力学基础506

24.1 非平衡态辐射热力系统506

24.2 非平衡态辐射场状态的描述508

24.3 辐射能与物质光热作用的热力学问题511

24.4 辐射能对物质的量子作用517

参考文献524

习 题525

习题1 热力学基础篇习题525

习题2 流体工质的热力性质篇习题530

习题3 多组分系统的热力学基础篇习题534

习题4 特殊系统的热力学基础篇习题538

习题5 热力循环篇习题542

习题6 不可逆热力学篇习题548

附 表550

附表1 各种常用单位制换算表550

附表2 常用物理常数表554

附表3 制冷工质的基本参数表555

附表4 若干流体物质的特征参数与安托万常数557

附表5 一些物质标准生成焓等的热化学数据560

附表6 饱和水与饱和蒸汽表（按压力排列）564

附表7 未饱和水与过热蒸汽表566

附表8 几种制冷工质饱和液、气的物性表569

附表9 平衡常数Kp572

附 录575

拉格朗日待定乘数法575