《清華大學(xué)能源動(dòng)力系列教材:工程熱力學(xué)精要與題解》是清華大學(xué)國家級(jí)精品課“工程熱力學(xué)”的教學(xué)材料之一,可作為主教材《工程熱力學(xué)(第2版)》的教學(xué)參考用書,也可單獨(dú)使用。為了便于與主教材對(duì)照參考,《清華大學(xué)能源動(dòng)力系列教材:工程熱力學(xué)精要與題解》各章的排序與主教材基本相同。每章內(nèi)容包括主要要求、內(nèi)容精要、思考題和習(xí)題的詳細(xì)解答以及解題中易出現(xiàn)的問題和相關(guān)提示等。內(nèi)容安排循序漸進(jìn),注重引導(dǎo)讀者清晰理解和掌握基本概念、基本定律及基本定理,明確重點(diǎn)和難點(diǎn),培養(yǎng)從熱力學(xué)的角度抽象和解決實(shí)際問題的思維和能力。
《清華大學(xué)能源動(dòng)力系列教材:工程熱力學(xué)精要與題解》適宜讀者對(duì)象:能源、動(dòng)力、工程熱物理、制冷與低溫、化工及核工程等專業(yè)學(xué)生、教師及工程技術(shù)人員等。
能源危機(jī)和環(huán)境污染是制約世界經(jīng)濟(jì)和人類社會(huì)發(fā)展的重要問題。在我國,此問題則更加突出: 我國人均占有能源量僅為世界平均水平的1/2,且能源利用率低下。為此,節(jié)能是我們的基本國策。而工程熱力學(xué)是研究熱能與其他形式能量轉(zhuǎn)換規(guī)律的一門學(xué)科,是節(jié)能的理論基礎(chǔ),是能源、動(dòng)力、制冷與低溫、化工及核工程等專業(yè)的重要的專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課。
筆者多年從事工程熱力學(xué)的一線教學(xué)工作,教學(xué)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn),一些同學(xué)感覺工程熱力學(xué)的基本概念、基本定律和基本定理似乎并不難,但在解答具體問題時(shí)常常不知如何著手,還有一些同學(xué)在解答問題中邏輯不清、推導(dǎo)不夠規(guī)范等,為此在教學(xué)中時(shí)常為同學(xué)提供習(xí)題解答參考,同學(xué)們反映習(xí)題解答參考對(duì)他們的學(xué)習(xí)幫助很大。為了給更多的同學(xué)及相關(guān)人員在工程熱力學(xué)的學(xué)習(xí)中提供更多的幫助與參考,特對(duì)習(xí)題解答參考進(jìn)行了全面整理與完善,另外針對(duì)同學(xué)們反映的工程熱力學(xué)內(nèi)容略顯龐雜難以抓住重點(diǎn)等問題,提煉了內(nèi)容精要,明確了基本要求,從而形成本書。
為了便于與主教材對(duì)照參考,本書各章的排序與主教材基本相同。各章內(nèi)容包括主要要求、內(nèi)容精要、思考題和習(xí)題的詳細(xì)解答以及同學(xué)們做題中易出現(xiàn)的問題和相關(guān)提示等。內(nèi)容安排循序漸進(jìn),注重引導(dǎo)讀者清晰理解和掌握基本概念、基本定律及基本定理,明確重點(diǎn)和難點(diǎn),培養(yǎng)從熱力學(xué)的角度抽象和解決實(shí)際問題的思維和能力。
本書適宜讀者對(duì)象: 能源、動(dòng)力、工程熱物理、制冷與低溫、化工及核工程等專業(yè)學(xué)生、教師及工程技術(shù)人員等。
本書編寫過程中吸取了清華大學(xué)工程熱物理研究所及兄弟院校同仁們豐富的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)及成果,并參考了一些國外教材的內(nèi)容,在此一并致謝。由衷地感謝給予筆者關(guān)心、支持和幫助的各位前輩、各位同仁、助教以及清華大學(xué)出版社的相關(guān)工作人員。
書中若有錯(cuò)誤或不妥之處,請(qǐng)讀者不吝指正。
作者
2012年于清華大學(xué)
第1章 基本概念
1-1 處理工程熱力學(xué)問題的一般方法
1-2 本章主要要求
1-3 本章內(nèi)容精要
1-3-1 熱力系統(tǒng)
1-3-2 狀態(tài)和狀態(tài)參數(shù)
1-3-3 基本狀態(tài)參數(shù)
1-3-4 平衡狀態(tài)及狀態(tài)參數(shù)坐標(biāo)圖
1-3-5 準(zhǔn)靜態(tài)過程與可逆過程
1-3-6 功
1-3-7 熱量與熵
1-3-8 熱力循環(huán)
1-4 思考題及解答
1-5 習(xí)題詳解及簡要提示
第2章 熱力學(xué)第一定律
2-1 本章主要要求
2-2 本章內(nèi)容精要
2-2-1 主要概念
2-2-2 熱力學(xué)第一定律及各種系統(tǒng)的能量方程
2-2-3 常用熱力設(shè)備的能量方程
2-3 思考題及解答
2-4 習(xí)題詳解及簡要提示
第3章 理想氣體的性質(zhì)與過程
3-1 本章主要要求
3-2 本章內(nèi)容精要
3-2-1 比定容熱容和比定壓熱容
3-2-2 理想氣體概念及狀態(tài)方程
3-2-3 理想氣體比熱容、內(nèi)能、焓及熵的計(jì)算
3-2-4 理想氣體絕熱過程的分析
3-2-5 理想氣體典型熱力過程的綜合分析
3-2-6 活塞式壓氣機(jī)壓氣過程的分析
3-3 思考題及解答
3-4 習(xí)題詳解及簡要提示
第4章 熱力學(xué)第二定律與熵
4-1 本章主要要求
4-2 本章內(nèi)容精要
4-2-1 熱力學(xué)第二定律的經(jīng)典表述
4-2-2 卡諾定理與卡諾循環(huán)
4-2-3 克勞修斯不等式與熵的導(dǎo)出
4-2-4 熵變與傳熱量的關(guān)系及熵變計(jì)算
4-2-5 孤立系熵增原理及做功能力損失
4-2-6 物理[火用]
4-3 思考題及解答
4-4 習(xí)題詳解及簡要提示
第5章 氣體動(dòng)力循環(huán)
5-1 本章主要要求
5-2 本章內(nèi)容精要
5-2-1 活塞式內(nèi)燃機(jī)的三種理想循環(huán)及其對(duì)比
5-2-2 勃雷登循環(huán)與燃?xì)鈩?dòng)力的實(shí)際循環(huán)
5-2-3 提高勃雷登循環(huán)熱效率的主要途徑
5-3 思考題及解答
5-4 習(xí)題詳解及簡要提示
第6章 水蒸氣的性質(zhì)與過程
6-1 本章主要要求
6-2 本章內(nèi)容精要
6-2-1 工質(zhì)物態(tài)變化的相關(guān)術(shù)語
6-2-2 水及水蒸氣狀態(tài)參數(shù)的確定
6-2-3 水蒸氣的定壓及絕熱過程分析
6-3 思考題及解答
6-4 習(xí)題詳解及簡要提示
……
第7章 蒸汽動(dòng)力循環(huán)
第8章 制冷及熱泵循環(huán)
第9章 理想混合氣體和濕空氣
第10章 熱力學(xué)微分關(guān)系式及實(shí)際氣體的性質(zhì)
第11章 氣體在噴管中的流動(dòng)
第12章 化學(xué)熱力學(xué)基礎(chǔ)