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主要符号1

第1章　变质量系统热力学的基本概念5

1.1　热力学的研究对象和方法5

1.1.1　常质量系统6

1.1.2　变质量系统7

1.2　平衡状态7

1.2.1　热动平衡8

1.2.2　平衡、均匀和稳定8

1.3　热力学系统10

1.4　过程12

1.4.1　准静态过程12

1.4.2　可逆过程12

1.4.3　准静态过程的功和热量13

1.5　循环14

习题16

第2章　热力学第一定律17

2.1　热力学第一定律的一般表达式17

2.2　功18

2.3　热量20

2.4　闭口系统能量平衡方程21

2.5　开口系统能量平衡方程22

习题24

第3章　变质量系统热力学的基本方程25

3.1　状态方程及热力性质25

3.1.1　状态方程25

3.1.2　热力学能和焓25

3.2　质量守恒方程26

3.2.1　控制质量和控制体积分析法26

3.2.2　非均匀系统质量守恒28

3.2.3　均匀系统质量守恒29

3.3　控制体积热力学第一定律表达式30

3.3.1　控制体积热力学第一定律表达式的导出——一维流动31

3.3.2　稳态、稳定流动33

3.3.3　均态、不稳定流动34

3.4　控制体积热力学第二定律表达式34

3.4.1　常质量系统34

3.4.2　热力学第二定律表达式35

3.4.3　稳态、稳定流动36

3.4.4　均态、不稳定流动37

3.4.5　控制体积熵增原理37

3.4.6　熵变的计算38

3.5　基本方程39

3.5.1　准静态过程39

3.5.2　化学势μ40

3.6　多元系统的化学势40

3.6.1　多元系统的基本概念41

3.6.2　化学势μ的表达式42

3.6.3　熵44

3.6.4　化学计量方程45

3.7　过程方程46

习题47

第4章　瞬变流动分析49

4.1　刚性容器的快速充气——绝热充气50

4.2 刚性容器的慢速充气——等温充气51

4.3　非刚性容器的等压绝热充气——非等容绝热充气53

4.4　非刚性容器的非等压绝热充气54

4.5　刚性容器的充汽56

4.6　刚性容器的快速放气——绝热放气57

4.6.1　温度和放气量的计算57

4.6.2　最大理论功59

4.7　刚性容器的慢速放气——等温放气61

4.8　刚性容器的快速放汽——绝热放汽62

4.9　刚性容器的慢速放汽——等温放汽62

4.10　充放气过程的影响因素63

4.10.1　充气时间t和容器长径比L/D63

4.10.2 充气过程中的传热——确定瞬时体积平均表面传热系数α64

4.10.3　放气过程中的传热66

4.11　变质量膨胀和压缩过程67

4.11.1　等温过程67

4.11.2　绝热过程69

4.12　有漏气的压缩过程72

4.12.1　压气机模型73

4.12.2　内燃机模型77

习题79

第5章　制冷机的变质量循环81

5.1　回热式制冷机81

5.1.1　回热器原理81

5.1.2　制冷量计算通式82

5.1.3　低温制冷机的应用83

5.2　斯特林制冷机循环84

5.2.1　经典斯特林循环85

5.2.2　基本结构与工作过程86

5.2.3　循环分析——施密特等温气缸模型88

5.2.4　应用和发展90

5.3　维勒米尔制冷机循环91

5.3.1　热力工作过程91

5.3.2　循环分析——等温气缸模型93

5.3.3　优缺点及应用概况95

5.4　分置式制冷机循环95

5.4.1　工作过程95

5.4.2　循环分析97

5.4.3　优缺点及应用概况97

5.5　吉福特-麦克马洪制冷机循环98

5.5.1 吉福特-麦克马洪制冷机的基本结构98

5.5.2　工作过程99

5.5.3　循环分析100

5.5.4　优缺点及应用概况102

5.6　索尔凡制冷机循环103

5.6.1　工作过程103

5.6.2　循环分析104

5.6.3　优缺点及应用概况106

5.7　脉管制冷机循环106

5.7.1　工作过程106

5.7.2　表面泵热原理108

5.7.3　泵热率和制冷量109

5.7.4　优缺点及应用概况110

习题111

第6章　热力学第二定律112

6.1　热力学第二定律的表述112

6.1.1　开尔文-普朗克说法112

6.1.2　克劳修斯说法113

6.1.3　喀喇氏说法114

6.1.4　能质贬低原理114

6.1.5　卡诺循环和卡诺定理114

6.2　熵函数115

6.2.1　克劳修斯法115

6.2.2　喀喇氏法116

6.3　熵增原理119

6.4　熵的性质和计算121

6.4.1　证明广延量121

6.4.2　熵与热力学能和焓的比较122

6.5　能量的可用性125

6.5.1　卡诺定理125

6.5.2　可用能126

6.6　稳定气流能量的可用性128

6.7　不可逆损失131

6.7.1　不可逆损失与绝热系熵增131

6.7.2　不可逆过程举例132

习题133

第7章　管内气体流动135

7.1　基本概念、基本定律和一般流动的热力学规律135

7.1.1　基本概念135

7.1.2　基本定律137

7.1.3　一般流动的热力学规律140

7.2　理想气体的定常等熵流141

7.2.1　无轴功定常等熵流的一般特征141

7.2.2　喷管的对比态参数计算143

7.3　实际喷管147

7.3.1　摩擦损失147

7.3.2　不同压力比时喷管的工作情况148

7.3.3　理想气体正激波的热力学分析150

7.4　等截面摩擦管流155

7.4.1　绝热流155

7.4.2　等温流160

7.5　等截面传热管流163

习题168

第8章　实际气体状态方程169

8.1　实际气体与理想气体的区别169

8.1.1　气体分子间的相互作用力169

8.1.2　实际气体的区分172

8.2　实际气体的压缩因子173

8.2.1　Z=f（p,T）图173

8.2.2　实际气体状态方程的一般热力学特性175

8.3　维里状态方程176

8.3.1　方程的形式176

8.3.2　第二维里系数的拟合及截断型维里方程177

8.4　二常数半经验状态方程177

8.4.1　范德瓦尔斯方程178

8.4.2　瑞里奇-邝方程180

8.4.3　彭-罗宾逊方程182

8.5　多常数半经验状态方程182

8.5.1　贝蒂-布里奇曼方程182

8.5.2　本-韦伯-鲁宾方程184

8.5.3　马丁-侯方程186

8.6　对比态原理及气体对比态状态方程186

8.6.1　二参数对比态原理187

8.6.2　三参数对比态原理191

8.6.3　李-凯斯勒对比态方程193

8.6.4　严家禄对比态方程194

8.7　实际气体混合物的混合法则196

8.7.1　实际气体的道尔顿定律和亚麦加特定律197

8.7.2　维里方程的混合法则198

8.7.3　其他状态方程的混合法则199

8.7.4　混合气体的假临界常数203

习题204

第9章　实际气体的热力性质与过程205

9.1　导出热力性质的常用关系式205

9.1.1　闭口系统205

9.1.2　数学关系式206

9.1.3　麦克斯韦关系式206

9.1.4　热力偏导数变换常用关系式206

9.2　热力性质的一般表达式207

9.2.1　热力学能的一般表达式207

9.2.2　比焓的一般表达式207

9.2.3　比熵的一般表达式208

9.2.4　比定压热容和比定容热容的一般表达式208

9.2.5　焦汤系数的一般表达式211

9.2.6　逸度及逸度系数的一般表达式212

9.3　偏差函数、余函数和余函数方程213

9.3.1　偏差函数法和余函数法214

9.3.2　实际气体的余比焓方程215

9.3.3　实际气体的余比熵方程218

9.3.4　实际气体的余比热容方程222

9.3.5　李-凯斯勒方程的余函数223

9.3.6　不同余函数的关系224

9.4　导数压缩因子228

9.4.1　导数压缩因子Zp,ZT的推导过程228

9.4.2　导数压缩因子Zp,ZT与流体的热力性质的函数关系228

9.4.3　李-凯斯勒方程的导数压缩因子Zp,ZT分析表达式230

9.5　实际气体热力过程分析方法233

9.5.1　热力过程的功和热量233

9.5.2　确定给定初终态间热力性质变化量的方法233

9.6　实际气体多变过程235

9.6.1 多变过程方程及多变过程指数通用表达式235

9.6.2　多变过程特征比e表达式237

9.6.3　典型多变过程的实际气体多变指数表达式238

9.7　实际气体典型热力过程的计算240

9.7.1　等体积过程240

9.7.2　等压过程240

9.7.3　等温过程241

9.7.4　等熵过程241

9.7.5　绝热节流过程242

9.7.6　不可逆绝热过程242

习题243

附录A　L-K方程的参数值244

附录B　一些常见物质的热物性273

参考文献276