工程热力学

本书介绍了工程热力学的基本原理。内容包括：概述与基本概念，能量、能量传递与通用能量分析方法，纯物质的性质，闭口系统的能量分析，控制体积的质量和能量分析，热力学第二定律，熵，火用，气体动力循环，蒸汽动力循环，制冷循环，热力学性质关系式，混合气体，湿蒸汽和空气调节，化学反应，化学与相平衡，以及可压缩流动。书中有大量结合工程应用的实例，可增加读者对工程热力学的兴趣，提高解决实际问题的能力，章后的小结和大量的习题可使读者更好地学习和掌握本书内容。

序ⅲ
前言ⅹⅰⅹ
第1章概述与基本概念1
1.1热力学与能量2
1.2量纲与单位的重要性3
1.3系统与控制体积10
1.4系统的特性12
1.5密度与相对密度13
1.6状态与平衡14
1.7过程与循环15
1.8温度与热力学第零定律17
1.9压力21
1.10压力计26
1.11气压计与大气压29
1.12求解问题技巧33
本章小结38
参考文献与推荐读物39
习题39
第2章能量、能量传递与通用能量分析方法51
2.1引言52
2.2能量的形式53
2.3通过热传递能量60
2.4通过功传递能量62
2.5功的机械形式66
2.6热力学第一定律70
2.7能量转化效率78
2.8能源与环境86
特殊兴趣主题：传热机理92
本章小结96
参考文献与推荐读物97
习题98
第3章纯物质的性质111
3.1纯物质112
3.2纯物质的相112
3.3纯物质的相变过程113
3.4相变过程的物性图118
3.5物性表124
3.6理想气体状态方程134
3.7压缩因子——偏离理想气体的度量137
3.8其他状态方程174
特殊兴趣主题：蒸汽压和相平衡146
本章小结150
参考文献与推荐读物151
习题151
第4章闭口系统的能量分析163
4.1移动界面做功164
4.2闭口系统的能量平衡169
4.3比热容174
4.4理想气体的热力学能、焓和比热容176
4.5固体和液体的热力学能、焓和比热容183
特殊兴趣主题：生物系统的热力学内容187
本章小结195
参考文献与推荐读物195
习题196
第5章控制体积的质量和能量分析213
5.1质量守恒214
5.2流动工质的流动功与能量221
5.3稳定流动系统的能量分析224
5.4稳定流动系统的工业设备227
5.5非稳定流动过程的能量分析240
特殊兴趣主题：一般能量方程245
本章小结249
参考文献与推荐读物250
习题250
第6章热力学第二定律273
6.1热力学第二定律简介274
6.2热源275
6.3热机276
6.4制冷机与热泵281
6.5永动机288
6.6可逆过程与不可逆过程290
6.7卡诺循环293
6.8卡诺定理295
6.9热力学温标297
6.10卡诺热机299
6.11卡诺制冷机与热泵302
特殊兴趣主题：家用电冰箱305
本章小结309
参考文献与推荐读物310
习题310
第7章熵327
7.1熵328
7.2熵增原理331
7.3纯物质的熵变335
7.4等熵过程338
7.5有关熵的物性图340
7.6熵是什么？341
7.7T ds关系式345
7.8液体与固体的熵变346
7.9理想气体的熵变350
7.10可逆稳定流动功357
7.11最小压缩功360
7.12稳定流动设备的等熵效率364
7.13熵平衡371
特殊兴趣主题：降低压缩空气的成本383
本章小结392
参考文献与推荐读物393
习题394
第8章：做功能力的度量419
8.1：能量的做功能力420
8.2可逆功与不可逆性423
8.3热力学第二定律效率ηⅡ428
8.4系统的变431
8.5通过热量、功、质量传递436
8.6贬值原理与损439
8.7平衡：闭口系统441
8.8平衡：控制体积452
特殊兴趣主题：日常生活中的热力学第二定律461
本章小结465
参考文献与推荐读物466
习题466
第9章气体动力循环483
9.1动力循环分析的基本思想484
9.2卡诺循环及其在工业中的价值486
9.3空气标准假设488
9.4往复式机器概述488
9.5奥托循环：点燃式热机的理想循环490
9.6狄塞尔循环：压燃式热机的理想循环496
9.7斯特林和爱立信循环499
9.8布雷顿循环：燃气轮机的理想循环503
9.9具有回热的布雷顿循环510
9.10中冷、再热、回热布雷顿循环513
9.11理想射流引射循环517
9.12气体动力循环的热力学第二定律分析523
特殊兴趣主题：通过良好的驾驶习惯节油省钱527
本章小结533
参考文献与推荐读物535
习题535
第10章蒸汽动力循环与联合动力循环551
10.1卡诺蒸汽循环552
10.2朗肯循环：理想的蒸汽动力循环553
10.3实际蒸汽动力循环对于理想循环的偏离556
10.4如何提高朗肯循环的效率？559
10.5理想再热朗肯循环563
10.6理想回热朗肯循环567
10.7蒸汽动力循环的热力学第二定律分析575
10.8热电联产577
10.9燃气-蒸汽联合动力循环582
特殊兴趣主题：二元气相循环585
本章小结588
参考文献与推荐读物588
习题589
第11章制冷循环607
11.1制冷机与热泵608
11.2逆向卡诺循环609
11.3理想蒸气压缩制冷循环610
11.4实际蒸气压缩制冷循环613
11.5蒸气压缩制冷循环的热力学第二定律分析615
11.6制冷剂的合理选择620
11.7热泵系统622
11.8蒸气压缩制冷系统的改进623
11.9气体制冷系统630
11.10吸收式制冷系统633
特殊兴趣主题：热电发电和制冷系统636
本章小结638
参考文献与推荐读物639
习题639
第12章热力学性质关系式657
12.1数学知识——偏微分与相应关系658
12.2麦克斯韦关系式663
12.3克拉贝隆方程664
12.4du、dh、ds、cv和cp的通用关系式667
12.5焦耳 汤姆孙系数674
12.6真实气体的Δh、Δu和Δs676
本章小结681
参考文献与推荐读物682
习题682
第13章混合气体689
13.1混合气体的成分：质量分数与摩尔分数690
13.2混合气体的P-v-T关系：理想气体和真实气体692
13.3混合气体的性质：理想气体和真实气体697
特殊兴趣主题：化学势和混合物的分离功705
本章小结716
参考文献与推荐读物717
习题717
第14章气体-蒸汽混合物与空气调节727
14.1干空气和大气中的空气728
14.2空气的绝对湿度和相对湿度729
14.3露点温度731
14.4绝热饱和温度与湿球温度733
14.5焓湿图736
14.6人体舒适度与空气调节737
14.7空气调节过程739
本章小结749
参考文献与推荐读物751
习题751
第15章化学反应763
15.1燃料与燃烧764
15.2理论与实际的燃烧过程768
15.3生成焓与燃烧焓775
15.4反应系统的热力学第一定律分析778
15.5绝热火焰温度784
15.6反应系统的熵变786
15.7反应系统的热力学第二定律分析788
特殊兴趣主题：燃料电池794
本章小结796
参考文献与推荐读物797
习题797
第16章化学与相平衡809
16.1化学平衡的判据810
16.2理想气体混合物的平衡常数812
16.3关于理想气体混合物平衡常数Kp的讨论816
16.4同步反应的化学平衡820
16.5Kp随温度的变化822
16.6相平衡824
本章小结832
参考文献与推荐读物833
习题833
第17章可压缩流动843
17.1滞止点性质844
17.2声速与马赫数847
17.3一元等熵流动849
17.4喷管的等熵流动856
17.5激波与膨胀波865
17.6有传热与可忽略摩擦的管道流动（瑞利流）880
17.7蒸汽喷管889
本章小结892
参考文献与推荐读物893
习题894
附录热力性质图表903
表A 1摩尔质量、气体常数和临界点属性904
表A 2各种常见气体的理想气体比热容905
表A 3常见液体、固体和食物的性质908
表A 4饱和水——温度表910
表A 5饱和水——压力表912
表A 6过热水914
表A 7压缩液态水918
表A 8饱和冰 水蒸气919
图A 9水的T-s图920
图A 10水的焓熵图921
表A 11134a制冷剂的饱和温度表922
表A 12134a制冷剂的饱和压力表924
表A 13过热134a制冷剂925
图A 14134a制冷剂的P h图927
图A 15纳尔逊-奥伯特通用压缩系数图928
表A 16高海拔大气的性质929
表A 17空气的理想气体特性930
表A 18氮气（N2）的理想气体特性932
表A 19氧气（O2）的理想气体特性934
表A 20二氧化碳（CO2）的理想气体特性936
表A 21一氧化碳（CO）的理想气体特性938
表A 22氢气（H2）的理想气体特性940
表A 23水蒸气（H2O）的理想气体特性941
表A 24单原子氧（O）的理想气体特性943
表A 25羟基（OH）的理想气体特性943
表A 26在25℃、1atm下的标准生成焓、生成吉布斯函数和绝对熵944
表A 27一些烃类及常见燃料的性质945
表A 28平衡常数KP的自然对数946
图A 29通用焓差图947
图A 30通用熵差图948
图A 31总压1atm下的焓湿图949
表A 32对于k=1.4的理想气体的一维等熵可压缩流体方程950
表A 33k=1.4的理想气体的一维正激波函数951
表A 34k=1.4的理想气体的瑞利流动函数952