工程热力学：第一章核心概念与热力系统详解

工程热力学是研究能量转换和传递的基本原理在工程应用中的学科，由童钧耕教授在《工程热力学》第一章节中详细阐述了核心概念。该章节分为以下几个部分： 1. 基本概念：首先介绍了热能与机械能之间的相互转换过程，这是所有热力系统的基础。理解这个过程对于设计和优化各种热能动力装置至关重要。动力装置如燃烧气体发动机、燃气轮机、喷气发动机和蒸汽动力装置等，它们都基于燃料的热能转化为机械能的原理。 2. 工质：作为热能转换的媒介，工质必须具备膨胀性、流动性、适宜的热容量以及稳定性，同时还要考虑其对环境的影响，如无害性和经济性。气态工质通常是最理想的选择，如空气、水蒸气等。 3. 热源和冷源：热源是提供热能的物质系统，如高温燃料或热源，而冷源则是接收或散发热量的地方。热源和冷源可以是恒温的，也可以是变温的，这对系统的运行效率有很大影响。 4. 热力系统：热力系统被人为定义为热力学研究的对象，它是有限的物质系统，与外界通过物质和能量交换。系统由系统本身、外界和边界组成，如汽车发动机和汽缸-活塞装置是闭口系统的例子。系统与外界的区分具有人为性，并且边界可以是刚性或可变的，实际或虚拟的。 5. 热力系的分类：根据组成元素的数量和相态，热力系可分为单元系（单一物质系统）和多元系（多种物质混合），以及单相系（同质相）和多相系（不同相）。这些分类有助于理解和分析复杂系统的特性。 6. 示例与注意事项：通过具体的实例，如汽车发动机和汽缸-活塞系统，来说明如何确定系统的边界和它与环境的关系。此外，强调了理解和处理边界的重要性，包括它们的性质和动态变化。 总结来说，童钧耕的《工程热力学》第一章概述了热能转换的核心概念，以及在工程实践中的应用，特别是如何通过工质、热源和系统理论来设计和优化热力系统，确保高效、环保和经济的能源利用。理解这些基础概念是深入学习和实践工程热力学的关键。