热力学第一定律及重要公式.ppt

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1、第三章热力学第一定律本章重点本章基本要求深刻理解热量、储存能、功的概念，深刻理解内能、焓的物理意义理解膨胀（压缩）功、轴功、技术功、流动功的联系与区别本章重点熟练应用热力学第一定律解决具体问题热力学第一定律的实质热力学第一定律是能量转换和守恒定律在热力学上的应用，确定了热能和机械能之间的相互转换的数量关系。热力学第一定律：热能和机械能在转移和转换的过程中，能量的总量必定守恒。收入-支出=系统储能的变化第一类永动机：不消耗任何能量而能连续不断作功的循环发动机。§3-1系统的储存能分子动能（移动、转动、振动）分子位能（相互

2、作用）：克服分子间的作用力所形成。核能化学能一、内能U：热力系处于宏观静止状态时系统内所有微观粒子所具有的能量之和，单位质量工质所具有的内能，称为比内能，简称内能。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，内能零点人为定说明：注意：对理想气体u=f(T)二、外储存能系统工质与外力场的相互作用所具有的能量如：重力位能以外界为参考坐标的系统宏观运动所具有的能量如：宏观动能组成三、系统总能外部储存能宏观动能Ek=mc2/2宏观位能Ep=mgz机械能系统总能E=U+Ek+Ep或e=u+ek+

3、ep一般与系统同坐标，常用U,dU,u,du3．2系统与外界传递的能量功随物质传递的能量热量外界热源外界功源外界质源系统与外界热源,功源,质源之间进行的能量传递一、热量kJ或kcal且lkcal=4.1868kJ定义：在温差作用下,系统与外界通过界面传递的能量。规定:特点:是传递过程中能量的一种形式，与热力过程有关系统吸热热量为正，系统放热热量为负单位：二、功除温差以外的其它不平衡势差所引起的系统与外界传递的能量.1．膨胀功W：2轴功WS:在力差作用下，通过系统容积变化与外界传递的能量。规定:系统对外作功为正，外界对系统

4、作功为负。通过轴系统与外界传递的机械功定义:单位：lJ=lNm膨胀功是热变功的源泉刚性闭口系统轴功不可能为正，轴功来源于能量转换通常规定：系统输出轴功为正，输入轴功为负。种类:注意:三、随物质传递的能量1．流动工质本身具有的能量2．流动功(或推动功)Wf：维持流体正常流动所必须传递量，为推动流体通过控制体界面而传递的机械功。推动1kg工质进、出控制体时需功注意:取决于控制体进出口界面工质的热力状态由泵风机等提供思考：与其它功区别四、焓对于m千克工质：焓的定义式：焓=内能+流动功焓的物理意义：1．对流动工质(开口系统)，表

5、示沿流动方向传递的总能量中，取决于热力状态的那部分能量.思考：特别的对理想气体h=f(T)对于1千克工质：h=u+pv2对不流动工质(闭口系统)，焓只是一个复合状态参数理想气体内能变化计算适用于理想气体一切过程或者实际气体定容过程用真实比热计算:用平均比热计算:理想气体组成的混合气体的内能：经验公式代入理想气体焓的计算用真实比热计算:用平均比热计算:经验公式代入适用于理想气体的一切热力过程或者实际气体的定压过程，1、工质的质量为m，流速为c，离基准面的高度为z，请写出该质量的能量E的表达式。当这部分质量跨越边界后，随质量

6、交换面交换的能量是多少?请写出该质量流的能量Ef的表达式。2、一个门窗开着的房间，若室内空气的压力不变而温度升高了，则室内空气的总热力学能发生了怎样的变化?室内空气的比热力学能随温度升高发生了怎样的变化？空气为理想气体，定容比热为常数。输入系统的能量-输出系统的能量=系统总储存能量的变化能量平衡关系式：闭口系：系统与外界没有物质交换，传递能量只有热量和功量两种形式。在热力过程中（如图）系统从外界热源取得热量Q；对外界做膨胀功W；§3-3闭口系能量方程对于不做整体移动的闭口系，系统宏观动能和位能均无变化，有：对于微元过程，

7、有：对于单位质量工质，有：各项正负号的规定：吸热和对外作功为正，放热和外界对系统作功为负热力系吸收的能量增加系统的热力学能对外膨胀作功热能转变为机械能的根本途径热力系吸收的能量增加系统的热力学能对外膨胀作功§3-3闭口系能量方程（一）、能量方程表达式适用于mkg质量工质适用1kg质量工质由于反映的是热量、内能、膨胀功三者关系，因而该方程也适用于开口系统、任何工质、任何过程.特别的:对可逆过程功（w）是广义功闭口系与外界交换的功量q=du+w准静态容积变化功pdv拉伸功w拉伸=-dl表面张力功w表面张力=-

8、dAw=pdv-dl-dA+…...准静态和可逆闭口系能量方程简单可压缩系准静态过程w=pdv简单可压缩系可逆过程q=Tdsq=du+pdvq=u+pdv热一律解析式之一Tds=du+pdvTds=u+pdv热力学恒等式（二）、循环过程第一定律表达式结论:第一类永动机不可能制造出来§3-4开口系