《清华大学能源动力系列教材:工程热力学精要与题解》是清华大学国家级精品课“工程热力学”的教学材料之一,可作为主教材《工程热力学(第2版)》的教学参考用书,也可单独使用。为了便于与主教材对照参考,《清华大学能源动力系列教材:工程热力学精要与题解》各章的排序与主教材基本相同。每章内容包括主要要求、内容精要、思考题和习题的详细解答以及解题中易出现的问题和相关提示等。内容安排循序渐进,注重引导读者清晰理解和掌握基本概念、基本定律及基本定理,明确重点和难点,培养从热力学的角度抽象和解决实际问题的思维和能力。
《清华大学能源动力系列教材:工程热力学精要与题解》适宜读者对象:能源、动力、工程热物理、制冷与低温、化工及核工程等专业学生、教师及工程技术人员等。
能源危机和环境污染是制约世界经济和人类社会发展的重要问题。在我国,此问题则更加突出: 我国人均占有能源量仅为世界平均水平的1/2,且能源利用率低下。为此,节能是我们的基本国策。而工程热力学是研究热能与其他形式能量转换规律的一门学科,是节能的理论基础,是能源、动力、制冷与低温、化工及核工程等专业的重要的专业技术基础课。
笔者多年从事工程热力学的一线教学工作,教学实践中发现,一些同学感觉工程热力学的基本概念、基本定律和基本定理似乎并不难,但在解答具体问题时常常不知如何着手,还有一些同学在解答问题中逻辑不清、推导不够规范等,为此在教学中时常为同学提供习题解答参考,同学们反映习题解答参考对他们的学习帮助很大。为了给更多的同学及相关人员在工程热力学的学习中提供更多的帮助与参考,特对习题解答参考进行了全面整理与完善,另外针对同学们反映的工程热力学内容略显庞杂难以抓住重点等问题,提炼了内容精要,明确了基本要求,从而形成本书。
为了便于与主教材对照参考,本书各章的排序与主教材基本相同。各章内容包括主要要求、内容精要、思考题和习题的详细解答以及同学们做题中易出现的问题和相关提示等。内容安排循序渐进,注重引导读者清晰理解和掌握基本概念、基本定律及基本定理,明确重点和难点,培养从热力学的角度抽象和解决实际问题的思维和能力。
本书适宜读者对象: 能源、动力、工程热物理、制冷与低温、化工及核工程等专业学生、教师及工程技术人员等。
本书编写过程中吸取了清华大学工程热物理研究所及兄弟院校同仁们丰富的教学经验及成果,并参考了一些国外教材的内容,在此一并致谢。由衷地感谢给予笔者关心、支持和帮助的各位前辈、各位同仁、助教以及清华大学出版社的相关工作人员。
书中若有错误或不妥之处,请读者不吝指正。
作者
2012年于清华大学
第1章 基本概念
1-1 处理工程热力学问题的一般方法
1-2 本章主要要求
1-3 本章内容精要
1-3-1 热力系统
1-3-2 状态和状态参数
1-3-3 基本状态参数
1-3-4 平衡状态及状态参数坐标图
1-3-5 准静态过程与可逆过程
1-3-6 功
1-3-7 热量与熵
1-3-8 热力循环
1-4 思考题及解答
1-5 习题详解及简要提示
第2章 热力学第一定律
2-1 本章主要要求
2-2 本章内容精要
2-2-1 主要概念
2-2-2 热力学第一定律及各种系统的能量方程
2-2-3 常用热力设备的能量方程
2-3 思考题及解答
2-4 习题详解及简要提示
第3章 理想气体的性质与过程
3-1 本章主要要求
3-2 本章内容精要
3-2-1 比定容热容和比定压热容
3-2-2 理想气体概念及状态方程
3-2-3 理想气体比热容、内能、焓及熵的计算
3-2-4 理想气体绝热过程的分析
3-2-5 理想气体典型热力过程的综合分析
3-2-6 活塞式压气机压气过程的分析
3-3 思考题及解答
3-4 习题详解及简要提示
第4章 热力学第二定律与熵
4-1 本章主要要求
4-2 本章内容精要
4-2-1 热力学第二定律的经典表述
4-2-2 卡诺定理与卡诺循环
4-2-3 克劳修斯不等式与熵的导出
4-2-4 熵变与传热量的关系及熵变计算
4-2-5 孤立系熵增原理及做功能力损失
4-2-6 物理[火用]
4-3 思考题及解答
4-4 习题详解及简要提示
第5章 气体动力循环
5-1 本章主要要求
5-2 本章内容精要
5-2-1 活塞式内燃机的三种理想循环及其对比
5-2-2 勃雷登循环与燃气动力的实际循环
5-2-3 提高勃雷登循环热效率的主要途径
5-3 思考题及解答
5-4 习题详解及简要提示
第6章 水蒸气的性质与过程
6-1 本章主要要求
6-2 本章内容精要
6-2-1 工质物态变化的相关术语
6-2-2 水及水蒸气状态参数的确定
6-2-3 水蒸气的定压及绝热过程分析
6-3 思考题及解答
6-4 习题详解及简要提示
……
第7章 蒸汽动力循环
第8章 制冷及热泵循环
第9章 理想混合气体和湿空气
第10章 热力学微分关系式及实际气体的性质
第11章 气体在喷管中的流动
第12章 化学热力学基础