工程热力学家庭作业帮助

热力学是研究能量和熵之间的关系，它涉及热和工作。这是一套将我们可以测量的宏观特性（如温度，体积和压力）与能量及其提供工作能力相关联的理论。热力学系统被定义为固定质量和身份的物质数量。系统外部的一切都是周围环境，系统与周边环境分开。一些热力学应用包括：

空调和冰箱

汽车发动机涡轮增压器和增压器

发电厂的蒸汽轮机

用于飞机的喷气发动机

热力学的第零定律表明，当两个物体具有与第三体的温度相等时，它们又具有彼此相等的温度。所有这三个机构共享一个共同的属性，即温度。例如：将一块铜与温度计接触，直至建立相等的温度，然后将其去除。第二块铜与同一温度计接触。如果在此过程中温度计的汞含量没有变化，可以说两块都与给定的温度计处于热平衡状态。

热力学的第一定律指出，随着系统经历状态的变化，能量可以作为热或工作而跨越边界，并且每个可以是正的或负的。系统能量的净变化将等于穿过系统边界的净能量，其可能以内部能量，动能或潜在能量的形式发生变化。热力学的第一定律可以归纳如下：

哪里：

 是在过程中传递到系统的热量

 是内在能量的变化

 是动能的变化

 是势能的变化

 是系统在此过程中完成的工作

第二定律定义了可以进行特定热处理的方向。热力学的第二定律指出，不可能构造一个在循环中操作的装置，并且不产生除了从较冷的机体到较热的体的热量传递以外的效果。热力学的第二定律有时被称为熵定律，因为它引入了称为熵的重要属性。熵可以被认为是衡量一个系统达到平衡的程度;它也可以被认为是系统中紊乱的度量。

涉及热力学原理的应用之一是冰箱。下图是典型冰箱中组件的示意图。

制冷剂在低压下作为稍微过热的蒸汽进入压缩机。然后离开压缩机并以一定的升高的压力作为蒸汽进入冷凝器，由于热传递到冷却水或周围环境，制冷剂被冷凝。然后制冷剂作为高压液体离开冷凝器。当液体流过膨胀阀时，液体的压力降低，结果，一些液体闪蒸成蒸气。现在处于较低压力的剩余液体由于从冷藏空间传热而在蒸发器中蒸发。

系统的可逆过程被定义为一旦发生了这种过程，就可以颠倒，并且在任何系统或环境中都不会发生变化。可逆和不可逆过程之间的差异可以用下面的例子来说明。

假设在装有活塞的汽缸内装有压力气体。活塞用销钉锁定在适当位置。如果销被移除，则活塞升高并突然强制地抵靠止动器。在这个过程中，系统完成了工作，因为活塞已经升高一定量。如果系统必须恢复到其初始状态，则必须对活塞施加力，直到销可重新插入。由于在返回行程上的活塞面上的压力大于初始冲程时的压力，因此在返回冲程上完成的工作比在初始过程中由气体完成的工作更大。这导致一定量的热量从气体传递到周围环境，以便系统具有相同的内部能量。事实上，在反向过程中迫使活塞向下运动并将热量转移到周围环境中的工作使得系统成为不可逆转的过程。

研究热力学的学生经常会发现它是他们研究的最具挑战性的课题之一，特别是在演算是本课题不可分割的一部分的高级阶段。但这是物理和化学两个重要课题，所有物理科学家，工程师甚至许多生物学家都在研究。

热力学是热能和能源的研究。许多人可以互换使用术语“热”，“能量”和“温度”，但实际上只有一种能量和温度代表另一种能量。

能源转型

热力学的第一定律是能量不能被创造或破坏。虽然这项法律一直是真实的，但能源可以从一种类型转变成另一类。所以热量可以改变为动力（移动）或潜力/潜力（储存）能量。热力学使用P-V-T（压力，体积和温度）图来模拟这些变换。

传播热量

热也可以从一个物体转移到另一个物体。这种转移可以以三种方式之一发生：传导（通过触摸），对流（通过流体）或辐射（作为E＆M波）。热力学在宏观（物体对象）规模和分子（原子对原子）尺度上研究这些转移。热力学还研究了这些类型的热传递中涉及的数学，包括牛顿的冷却定律和斯蒂芬 – 玻尔兹曼和维恩定律。

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