工程热力学的基础在通过改善工厂、设备及其整体设计的性能，迈向更美好世界的过程中扮演着重要的角色。
评估设备性能的关键因素包括最终产品的产量、投入原料的消耗、生产成本以及对环境影响的评估。今天的工程师使用的概念是热力学检查和改造那些为人类安全和舒适而设计的东西。
自19岁以来热力学科学已经存在th世纪。从那时起，科学家和工程师们就一直在不断地努力使它尽可能地方便用户使用。
热力学原理
热力学这个词是由希腊词theme(意思是热)和dynamics(意思是力)衍生而来的。工程专业人员对研究系统及其与周围环境的相互作用感兴趣。
本节中使用的概念/定义有助于读者理解工程热力学(有时也称为热能工程)的概念。
系统、环境和宇宙
系统是我们想要研究和感兴趣的东西，因此，首先要确定系统研究的目标。客观的系统研究可以提高系统的效率或减少系统的损失等。系统的实例可以是分析冷库装置的制冷循环，也可以是分析冷库装置的制冷循环郎肯循环在一个电厂．
一个系统被定义为一个被封闭的或可弯曲的表面包围的纯物质的确定质量;同样，系统内部物质的组成可以是固定的，也可以是可变的，这取决于循环。
系统尺寸不一定是恒定的(就像压缩机里的空气被活塞压缩)，它可以是可变的(就像充气的气球)。在外部与系统相互作用的物质称为环境，宇宙是系统与环境的产物。
把系统和它的周围隔开的元素叫做边界。系统的边界可以是固定的，也可以是运动的。
系统与周围环境的相互作用是通过跨越边界而发生的，因此在热力学(即热力工程)中起着非常重要的作用。
热力学中的系统类型
热力学中有两种基本的系统类型:
- 封闭系统或控制质量：与人类物质的一定数量有关。与开系统不同，在封闭系统中，没有质量的物质流发生在系统的边界上。还有一种特殊类型的封闭系统，它不与外界相互作用，也不与外界隔绝，这种封闭系统叫做孤立系统。
- 控制卷（开放系统）：控制体积被限制在一个空间区域内，通过这个区域，质量和能量可以流动并越过系统的边界。开系的边界称为控制面;这个被控制的表面可以是真实的，也可以是不真实的。
控制体积的例子是涉及跨越系统边界的质量流量的设备类型，如水通过泵的流量，涡轮机中的蒸汽流量和空气通过空气压缩机的流量。
微观热力学
热力学中的微观方法也被称为统计热力学，它与物质的结构有关，统计热力学的目标是表征组成系统的粒子的平均行为，反过来，用这些信息来观察系统的宏观行为。
热力学性质、状态和过程
热力学性质
热力学性质是一个系统的宏观特征。属性的值可以在任何给定时间赋值，而不需要知道之前的值及其行为。
大量的财产
依赖于质量的性质称为延拓性质，它在整个系统中的值是系统被分成的各个部分的值的总和。广泛性质的例子有体积、能量和质量。广泛性取决于系统的大小，并随时间而变化。
强度性质
与广泛的财产形成对比，性质的性质不是大众依赖性和非添加剂，并且不依赖于系统的总大小。它可以随时在系统内的不同地方变化。密集性的例子是压力和温度。
热力学状态
状态被定义为系统的状态，它最能由系统的性质来描述。质量封闭在一个系统中，可以在各种独特的条件下找到，称为状态。系统的属性之间存在着关系，但是状态可以通过提供属性子集的值来指定。
热力学过程
热力学过程是一种状态到另一种状态的转换。如果一个系统在两个不同时间的宏观性质的值是相同的，那么这个系统在那个时间处于相同的状态。如果系统的所有性质都不随时间变化，则达到系统的稳态条件。
系统平衡周期
一个热力学系统平衡循环是一个以同一状态开始和结束的连续过程。当循环结束时所有属性的值都和开始时一样。所有定期重复的循环在许多应用领域起着至关重要的作用，如凝析液的循环火力发电站执行一个循环。
工作物质
物质理论有助于理解能量的概念。物质以其质量、体积和空间而闻名，无论其结构和性质如何，它都具有某些特性，如一致性和可靠性。物质是由称为分子的大量粒子构成的。人们到处都能发现固体、液体或气体的物质。
在固体物质中，分子彼此靠得很近，束缚很紧，不能自由运动。因此需要很大的力量来改变它的形状。
液体物质中的分子不能被牢牢地固定住，因此很小的力就足以使分子聚集在一起。
在气体状态下，分子随意自由地运动，就像处于无束缚状态一样，然后不管邻近的分子如何，它都移动得非常快。可压缩性与气体有关，在连接的分子之间有大量的空隙。能量是物质以不同相存在的原因。
纯物质
具有单一化学结构或在不同化学结构中具有同质性的物质称为纯物质。物质可以像液体一样存在于一种单相中，也可以存在于一种以上的相互平衡的相中。具有相似化学成分的气体的均匀混合物也称为纯物质。
纯物质的重要性在于测定工作物质在不同压力和温度条件下的性质。
例子：对于像水这样的纯物质，完全可以用两种独立的强属性来描述，即压力和温度。另一种纯物质是气态的空气。但对于非均相物质，描述其状态需要两种以上的性质。
热力学平衡
在力学中，当我们使相反的力相等时，就说达到了平衡。但热力学平衡的含义是不同的，而且影响深远，因为它涉及许多其他影响(系统和周围)的平衡行为，除了平衡反作用力)。为了在一个系统中达到完全平衡，需要满足机械平衡、热平衡、相平衡和化学平衡的条件。
在本节中，我们将我们的讨论限制于热力学均衡。强调有均衡状态及其从一个平衡到另一个平衡的变化是由经典的热力学描述的。
如果状态是固定的，则系统处于平衡状态。为了确定状态，需要精确测量压力和温度等强属性。如果一个系统的强性质由于很小的扰动而不发生变化，则称它处于热力学平衡。
在这种情况下，系统在环境的约束下处于完全稳定状态。
实际和准平衡过程
在实际过程中，由于系统中存在的各种非平衡效果，因此可以将系统视为非平衡，因此显示压力和温度的变化。
在准平衡(准静态)过程中，偏离热力学平衡状态的偏差极小。因此，在准平衡过程中，系统所经过的所有状态都被认为是处于平衡状态。
准平衡被用来推导熵、内能、比热等各种广泛性质之间的关系焓等。
尺寸和单位
物理量以其尺寸是已知的，并且如果幅度给出该维度，则将其称为单位。工程计算的先决条件是具有相同的物理量单位。
一些重要的维度，如质量(m)、长度(L)、时间(t)和温度(t)被称为基本维度。世界各地的工程师和科学家主要使用两种单位进行计算，即英制和公制(SI)。国际单位制表示更符合逻辑，通常被专业人士使用。
| 主要尺寸 | 公制（SI）单位 | 英制单位 |
| 长度 | 米(m) | 英尺(英尺) |
| 质量 | 千克(公斤) | 英镑(磅) |
| 时间 | 秒(年代) | 秒(年代) |
| 温度 | K (K) | 华氏温度 |
| 电流 | 安培(A) | 安培(A) |
二次维度和单位
次要维度或派生维度用基本维度表示，如速度(V)、能量(E)和体积(V)、力、功率、热量等。
力被认为是国际单位制单位的第二个维度，因为它的单位是由牛顿第二定律推导出来的
力被定义为使质量为1kg的物体以1m /s2的速度加速所需要的力。
重量和质量不能看作是一样的。重量是作用在物体上的重力，其大小由牛顿第二定律决定
比重(y)定义为作用于物体单位体积上的重力，y =(密度)× g N/ m3
因此，无论宇宙中的位置如何，身体的质量保持不变。当引力加速度发生变化时，身体的重量也会发生变化。在山顶，身体的重量较少，因为它用高度降低。
比体积(ϑ)和密度(ρ)都是强属性，可以点对点不同。密度的倒数是一个特定的体积。
压力:压力的定义是在液体或气体的情况下，流体在单位面积上施加的法向力。在固体中，压力等于正应力。
SI单位为帕斯卡(N/ m2)。其他压力单位如下:
| 1帕斯卡 | 1 N / m2 |
| 1 K - Pascal | 103.- N / m2 |
| 1条 | 105- N / m2 |
| 1 M -帕斯卡 | 106- N / m2 |
| 1自动取款机 | 101.325 kpa = 1.01325酒吧 |
| 1条 | 100kpa = 0.1 M -帕斯卡 |
| 1公斤/厘米2 | 9.807 n / cm2= 0.9807 Bar = 0.9679 atm |
绝对压力与给定点的实际压力有关，测量是相对于绝对真空或绝对零压力进行的。
给定点的实际压力称为绝对压力，相对于绝对真空(绝对零压力)进行测量。
大气压以下的压力称为真空压力，由真空计测量，它指示“大气压力”和“绝对压力”之间的差值。
上图最好地描述了绝对压力、大气压力、表压和真空压力之间的关系
能量和能量的形式
能量被定义为做功的能力。能量输入总是对系统的物质产生一定的影响。
两种主要的能源是:储存的能源和运输中的能源
- 在物质中储存的能量可以以几种形式存在，如内能(IE)、动能(KE)、势能(PE)、化学能(CE)、电能(EE)、核能(NE)。这种能量的细节将在下一节中讨论。
- 能源在运输途中
热
热的定义是由于系统和环境之间的温差，在没有质量传递的情况下，通过系统边界传递的能量。只有转变中的能量叫做热。在一个过程中传递的热量取决于所走的路径，而不仅仅取决于结束的条件。
工作
当力F被用来移动一个或多个粒子通过距离x时，它被称为功。在下列给定的活塞气缸布置中，为了减小系统的体积V，需要做功。因此，在活塞运动导致的系统体积变化极小的情况下，通过力-距离乘积与功的差值有关，公式如下:
dW =不会= pAdx =刚才[ft-ldf | Nm ] .................（1)
dw = pdv [Btu / lbm | KJ/kg] ........（2)
其中，p是系统压力，A是面积，F是力，x是移动的增量距离，W是功，V是体积
上面公式1和2中的小写字母表示基于单位质量的功和体积。带有小写字符的扩展属性称为特定属性。
式(1)为英制单位，式(2)为英制热单位(BTU)，两组单位之间通过一个称为机械等效热量的换算因子联系起来，其值为778 ft-lbf / BTU。
