热力学（引进版）
热力学（引进版）
基本信息
书号：19509 ISBN：978-7-301-19509-3作者：(日)圆山重直
版次：1
开本：大16开
装订：平
字数：411 千字 页数：220
定价：￥34.00
出版日期：2011-10-27
丛书名：机械工程类专业系列教材
内容简介
全书共分10章。第1章讲述学习热力学的意义、历史背景以及本书的使用方法；第2章是热力学基本概念和热力学第零定律；第3章和第4章分别讲述热力学第一定律和第二定律及相关内容；第5章讲述的是各种能源有效利用与火用之间的关系以及如何才能有效利用能源；第6章是热力学的一般关系式；第7章是从热力学的角度出发，讲述了化学反应和燃烧，包括与之相关的环境、能源问题；第8章是与能源转换密切相关的气体循环；第9章是蒸汽热力学循环；第10章讲述的是各种制冷热力学循环和空气调节方面的内容。全书注重启发读者对热力学及能源转换相关内容的感性认识和深入思考，有许多易于理解的图表，同时也注重到新知识面的更新、拓宽。
本书特点
1. 编者众多且皆为在各自研究领域有所成就的专家；
2. 内容为众多编者反复讨论而最终成稿；
3. 图表配置在相应页的边缘部分并采用双色印刷以便于阅读；
4. 主要专业术语均有英文注解并配有颜色突出显示，从而重点突出易于学习；
5. 参考美国的FE考试（Fundamentals of Engineering Examination），习题集采用了部分英语习题。
章节目录
第1章概论（Introduction）1
1.1热力学的意义 （significance of thermodynamics）1
1.2热与热力学（heat and thermodynamics）2
?1?3热力学的历史背景（historical background of thermodynamics）3
1.4本书的使用方法（how to use this book） 5
第2章基本概念及热力学第零定律
（Basic Concepts and the Zeroth Law of Thermodynamics）7
2.1系统、物质、能量 （system， matter and energy）7
2.1.1系统（system）7
2.1.2闭口系统和开口系统（closed and open systems）7
2.1.3能量的形态（forms of energy）8
2.1.4能量的宏观及微观形态
（macroscopic and microscopic forms of energy）8
2.1.5内能（internal energy）9
?2.2热力学的微观解释 （microscopic understanding of thermodynamics）9
2.2.1质点系统的内能（internal energy of point?mass system）9
2.2.2分子运动和物质的状态及相变
（molecular motions， states of matter and phase changes）10
2.3温度与热平衡（热力学第零定律）
（temperature and thermal equilibrium （the zeroth law of thermodynamics））12
2.3.1热平衡（热力学第零定律）
（thermal equilibrium， the zeroth law of thermodynamics）12
2.3.2温度（temperature）13
2.4热量和比热 （heat and specific heat）13
2.5状态量 （quantity of state）14
2.6单位制和单位（system unit， unit）14
2.6.1SI（the international system of units）14
2.6.2SI以外的单位制和单位（other system of units）16
第3章热力学第一定律（The First Law of Thermodynamics）19
3.1热与功 （heat and work）19
3.1.1热（heat）19
3.1.2功（work）19
3.2闭口系统的热力学第一定律 （the first law applied to closed system）20
热力学目录3.3热力学平衡与准静态过程
（thermodynamic equilibrium and quasi?static process）23
3.3.1热力学平衡（thermodynamical equilibrium）23
3.3.2准静态过程（quasi?static process）23
?3.3.3可逆过程与不可逆过程（reversible and irreversible processes）24
3.4闭口系统准静态过程的热力学第一定律
（the first law applied to quasi?static process of closed system）25
3.4.1热力学第一定律（the first law of thermodynamics）25
3.4.2准静态循环过程的净功
（net work during quasi?static process of cycle）25
3.4.3定容过程与定压过程
（specific heats at constant volume and constant pressure）26
3.5开口系统的热力学第一定律 （the first law applied to open system）27
3.5.1定常流动系统的质量守恒定律
（steady flow system and conservation of mass）27
3.5.2流动功与焓（flow work and enthalpy）27
3.5.3定常流动系统的能量守恒定律
（energy conservation of steady flow system）28
3.5.4各种机械设备中的定常流动系统
（steady flow system in machinery）29
3.6理想气体的热力学第一定律 （the first law applied to ideal gas）32
3.6.1理想气体与内能（ideal gas and internal energy）32
?3.6.2理想气体的比热（specific heat of ideal gas）33
3.6.3理想气体的准静态过程（quasi?static processes of ideal gas）35
?3.6.4混合理想气体（ideal gas mixture）39
第4章热力学第二定律（The Second Law of Thermodynamics）43
4.1热功转换效率： 卡诺的功绩
（conversion efficiency from heat to work： Carnot?s achievement）43
4.1.1热效率有上限吗？（upper limit of thermal efficiency？）43
4.1.2卡诺的思考（Carnot?s reflections）44
4.2热机的模型化（thermodynamic modeling of heat engine） 46
4.2.1循环（cycle）46
4.2.2可逆过程与不可逆过程（reversible and irreversible processes）48
?4.2.3内部可逆过程（internally reversible processes）49
4.3卡诺循环的性质（characteristics of Carnot cycle） 50
4.4闭口系统的第二定律（the second law for closed systems）53
4.4.1与单一热源作用的循环： 第二定律的语言表述（cycle in contact with one
heat reservoir——the second law by statements）54
4.4.2与两个热源作用的循环（cycle in contact with two heat reservoirs）55
4.4.3与n个热源作用的循环（cycle in contact with n heat reservoirs）55
4.5熵（Entropy）57
4.5.1状态参数熵的定义（entropy as thermodynamic property）57
4.5.2闭口系统的熵平衡（不可逆过程的熵产）（entropy balance for closed
systems：entropy generation by irreversible processes）58
4.5.3开口系统的熵平衡： 开口系统的第二定律（entropy balance for open
systems： the second law for open systems）60
4.5.4第二定律、熵以及熵产的总结（some remarks about the second law，
entropy and entropy generation）60
4.6熵的工程应用（use of entropy for engineering applications）61
4.6.1熵变的关系式： TdS关系式
（equations for entropy change： TdS equations）61
4.6.2理想气体的熵变（entropy change of ideal gases）62
4.6.3液体、固体的熵变（entropy change of liquids and solids）63
4.6.4用蒸汽表计算熵变
（calculation of entropy change using steam tables）63
?4.6.5熵产的计算（calculation of entropy generation）64
4.6.6含有熵参数的图，熵的图解利用
（property diagram involving entropy， graphical utilization of entropy）67
第5章能源的有效利用及
（Effective Utilization of Energy Resource and Exergy）69
5.1分析的必要性（background of exergy analysis）69
从热力学第二定律到（from the second law to exergy）69
5.2做功的潜在能力： 最大功（ability to generate work： maximum work）70
5.2.1最大功（maximum work）70
5.2.2周围环境对（最大功）的影响（effects of surroundings on exergy）72
5.2.3的基础知识小结（some remarks about basis of exergy）75
5.2.4效率（exergetic efficiency）75
5.3各种系统的 （exergy of important systems） 77
5.3.1热源利用系统（system utilizing heat from heat reservoir）77
5.3.2闭口系统（非流动过程）（closed system， nonflow process）77
5.3.3定常流动系统（steady flow system）80
?5.3.4开口系统 （open system）81
5.4自由能（free energy）81
5.4.1吉布斯自由能（Gibbs free energy）81
5.4.2亥姆霍兹自由能（Helmholtz free energy）83
?5.4.3平衡条件与自由能（化学反应的进行方向）
（equilibrium conditions and free energy）84
?5.5损失（lost exergy）85
不可逆过程及损失（irreversible processes and lost exergy）86
第6章热力学一般关系式（General Thermodynamic Relation）89
6.1热力学一般关系式（general thermodynamic relation）89
6.2从能量关系式导出一般关系式（general relations from energy equation）91
6.3比热的一般关系式（general relations from specific heat）93
6.4内能和焓的一般关系式
（general relations from internal energy and enthalpy changes）96
6.5焦耳?汤姆逊效应（Joule?Thomson effect）98
6.6相平衡和克拉珀龙?克劳修斯方程
（phase equilibrium and Clapeyron?Clausius equation）99
第7章化学反应和燃烧（Chemical Reaction and Combustion）103
7.1化学反应、燃烧及环境问题
（chemical reaction， com?bustion and environmental problems）103
7.2化学反应和能量转换（chemical reaction and energy conversion）105
7.2.1反应热和标准生成焓
（heat of reaction and standard enthalpy of formation）105
7.2.2化学反应中吉布斯自由能的变化
（Gibbs free energy change in chemical reaction）107
7.2.3标准生成吉布斯自由能和能量转换
（standard Gibbs free energy of formation and energy conversion）109
7.3化学平衡（chemical equilibrium）111
?7.3.1反应速率（reaction rate）111
7.3.2反应速度和化学平衡（reaction rate and chemical equilibrium）112
7.3.3化学平衡的条件（condition of chemical equilibrium）112
7.3.4平衡常数（equilibrium constant）113
7.3.5温度和压力对化学平衡的影响
（effects of temperature and pressure on chemical equilibrium）115
7.3.6一般情况下的化学平衡组成求解方法
（chemical equilibrium in general cases）117
7.3.7平衡常数的注意事项（rules of equilibrium constant）119
7.4燃烧（combustion）119
7.4.1燃料（fuel）120
7.4.2燃烧的形式（combustion forms）120
?7.4.3燃烧的反应机理（reaction mechanism of combustion）120
7.4.4空燃比、燃空比、空气比、当量比
（air?fuel ratio， fuel?air ratio，air ratio， equivalence ratio）122
7.4.5燃烧的能量平衡（Energy balance in combustion）123
7.4.6理论火焰温度（theoretical flame temperature）124
7.4.7燃烧和能量交换（combustion and energy conversion）126
第8章气体循环（Gas Cycle）131
8.1热机与循环（heat engine and cycle）131
8.2活塞式发动机的循环（piston?engine cycle）134
8.2.1奥托循环（Otto cycle）134
8.2.2狄塞尔循环（Diesel cycle）136
8.2.3萨巴特循环（Sabathé cycle）137
?8.2.4活塞式发动机的燃烧分析（combustion analysis in piston engines）138
8.2.5斯特林循环（Stirling cycle）139
8.3燃气轮机发动机的循环（gas?turbine engine cycle）139
8.3.1布雷顿循环（Brayton cycle）140
8.3.2布雷顿回热循环（regenerative Brayton cycle）141
8.3.3埃里克森循环（Ericsson cycle）142
8.3.4喷气式发动机循环（jet?engine cycle）142
8.4气体制冷循环（gas refrigeration cycle）142
第9章蒸汽循环（Vapor Cycle）147
9.1蒸汽的物性（properties of vapor）147
9.1.1相平衡与状态变化（phase equilibrium and transition）147
9.1.2湿蒸汽性质（properties of wet vapor）148
9.2相平衡和克拉珀龙?克劳修斯方程
（phase equilibrium and Clapeyron?Clausius equation）149
9.2.1相平衡的条件（conditions for phase equlibrium）149
?9.2.2多组分混合物的两相平衡
（two?phase equilibrium of multi?component mixtures）150
9.2.3克拉珀龙?克劳修斯方程（Clapeyron?Clausius equation）151
9.3实际气体状态方程（equation of state）152
9.3.1范德华方程（Van der Waals equation）152
?9.3.2实用状态方程式（practical equation of state）154
9.4蒸汽动力循环（vapor power cycles）154
9.4.1朗肯循环（Rankine cycle）155
9.4.2再热循环（reheat cycle）157
9.4.3再生循环（regenerative cycle）158
9.4.4联合循环（combined cycle）159
第10章制冷循环与空调（Refrigeration Cycle and Air Conditioning）163
10.1制冷原理（principle of refrigeration）163
10.1.1可逆绝热膨胀（reversible adiabatic expansion）163
10.1.2节流膨胀（throttle expansion）163
10.2工作性能系数（coefficient of performance）164
10.3各种制冷循环（refrigeration cycle）165
10.3.1逆卡诺循环（inverse Carnot cycle）165
10.3.2蒸汽压缩式制冷循环（vapor compression refrigeration cycle）165
?10.3.3吸收式制冷循环（absorption refrigeration cycle）168
?10.3.4空气制冷循环（air refrigeration cycle）170
?10.3.5液化循环（liquefaction cycle）170
10.4空气调节（air conditioning）171
10.4.1湿空气的性质（properties of moist air） 171
10.4.2湿空气温湿图（psychrometric chart）173
附录1 179
附录2 187
附录3 193
作者简介
北京大学工学院教授、主任，任日本东北大学流体科学研究所讲师、日本同志社大学能源研究中心高级研究员等职，现任北京大学工学院能源与资源工程系教授、挪威科学技术大学客座教授、日本同志社大学访问教授等职。
书评
这本《热力学》教材是在吸收日本机械学会原有资料精华的基础上编译而成的。著作系统地讲述了热力学的系统理论；将热力学与当前所关心的节能减排相结合，运用热力学手段解决能源短缺问题，可以对构筑和谐的、可持续发展的社会起到巨大作用；同时可以充分理解热力学中的一些非常难以理解的物理量，形象简洁；运用这些物理量解决能源与环境问题等；将冷冻与空调等科学充分地建立在热力学的认知基础之上。