工程热力学2热力学第一定律课件.ppt

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1、第二章热力学第一定律TheFirstLawofThermodynamics§2-1热力学第一定律的实质及表达式本质：能量转换及守恒定律在热力学中的应用要想得到功，必须花费热能或其它能量热力学第一定律又可表述为“第一类永动机是不可能制成的”热力学第一定律的表述:热能和机械能之间可以相互转移或转换,在转移或转换过程中能量的总量必定守恒。热力学能(内能)的微观组成分子动能分子位能____化学能核能内能移动转动振动1.内储存能（内能、热力学能）U_____U代表储存于系统内部的能量2.外部储存能宏观动能Ek=mc2/2宏观位能Ep=mg

2、z机械能系统总能量=内部储存能+外部储存能E=U+Ek+Epe=u+ek+ep总能热力学能，内部储存能外部储存能宏观动能宏观位能内能的说明热力学能(内能)是状态量U:广延参数[kJ]u:比参数[kJ/kg]内能总以变化量出现，内能零点人为定热力学第一定律的文字表达式热力学第一定律:能量守恒与转换定律=进入系统的能量离开系统的能量系统内部储存能量的变化-§2-2开口系能量方程WnetQminmoutuinuoutgzingzout能量守恒原则进入系统的能量-离开系统的能量=系统储存能量的变化1.开口系能量方程的推导Wnet

3、QminmoutuinuoutgzingzoutQ+min(u+c2/2+gz)in-mout(u+c2/2+gz)out-Wnet=dEcv这个结果与实验不符少了推进功推进功的表达式推进功（流动功、推动功）pApVdlW推=pAdl=pVw推=pv注意：不是pdvv没有变化对推进功的说明1、与宏观流动有关，流动停止，推进功不存在2、作用过程中，工质仅发生位置变化，无状态变化3、w推＝pv与所处状态有关，是状态量4、并非工质本身的能量（动能、位能）变化引起，而由外界（泵与风机）做出，流动工质所携带的能量可理解为：由于工质

4、的进出，外界与系统之间所传递的一种机械功，表现为流动工质进出系统使所携带和所传递的一种能量开口系能量方程的推导WnetQpvinmoutuinuoutgzingzoutQ+min(u+c2/2+gz)in-mout(u+c2/2+gz)out-Wnet=dEcvminpvout开口系能量方程微分式Q+min(u+pv+c2/2+gz)in-Wnet-mout(u+pv+c2/2+gz)out=dEcv工程上常用流率开口系能量方程微分式当有多条进出口：流动时，总一起存在焓的引入定义：焓h=u+pvhh开口系能量方

5、程焓的说明定义：h=u+pv[kJ/kg]H=U+pV[kJ]1、焓是状态量2、H为广延参数H=U+pV=m(u+pv)=mhh为比参数称比焓3、对流动工质，焓代表能量(内能+推进功)对静止工质，焓不代表能量4、物理意义：开口系中随工质流动而携带的、取决于热力状态的能量。hh开口系能量方程一般表达式:Q=dEcv+∑(h+c2/2+gz)outmout-∑(h+c2/2+gz)inmin+Wnet以流率表示的开口系能量方程:总结:2.闭口系能量方程WQ一般式Q=dU+WQ=U+Wq=du+wq=u+w单位工质适

6、用条件：1）任何工质2)任何过程Q=dEcv+∑(h+c2/2+gz)outmout-∑(h+c2/2+gz)inmin+Wnet开系能量方程对闭口系热力循环能量方程1.简单可压缩闭口系准静态过程能量方程w=pdv2.简单可压缩闭口系可逆过程能量方程:q=Tdsq=du+pdv热一律解析式之一Tds=du+pdv热力学恒等式闭口系能量方程q=du+w分析:门窗紧闭房间用电冰箱降温以房间为系统绝热闭口系闭口系能量方程T电冰箱门窗紧闭房间用空调降温以房间为系统闭口系闭口系能量方程T空调Q例自由膨胀如图，解：取气体为热力系

7、—闭口系？开口系？抽去隔板，求?§2-5开口系稳定流动能量方程WnetQminmoutuinuoutgzingzout稳定流动条件1、2、3、轴功每截面状态不变4、稳定流动能量方程的推导稳定流动条件0稳定流动能量方程的推导1kg工质稳定流动能量方程适用条件：任何流动工质任何稳定流动过程技术功动能工程技术上可以直接利用轴功机械能位能单位质量工质的开口系与闭口系wsq稳流开口系闭口系(1kg)容积变化功等价技术功讨论闭口系与稳流开口系的能量方程容积变化功w技术功wt闭口系稳流开口系等价轴功ws推进功(pv)几种功的关系？几种功的

8、关系wwt△(pv)△c2/2wsg△z做功的根源ws对功的小结2、开口系，系统与外界交换的功为轴功ws3、一般情况下忽略动、位能的变化1、闭口系，系统与外界交换的功为容积变化功wwswt准静态下的技术功准静态准静态热