第二章热力学第一定律.ppt

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1、第二章热力学第一定律TheFirstLawofThermodynamics§2-1热力学第一定律的本质及表达式本质：能量转换及守恒定律在热过程中的应用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。要想得到功，必须化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”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热力学能(内能)的微观组成移动分子动能转动f1T振动分子位能____fT,v2内能化学能核能2.外部储存能宏观动能Ek=mc2/2机械能宏观位能Ep=mgz系统总能量=内

2、部储存能+外部储存能热力学能，内部储存能E=U+Ek+Epe=u+e+ekp总能宏观动能宏观位能外部储存能内能的说明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-离开系统系统内部储存的能量的能量=能量的变化§2-2开口系能量方程min能量守恒原则uin12进入系统的能量cinW2s-离开系统的能量gzinmout=uout系统储存能量的变化Q1c2out2gzout1.开口系能量方程的推导min1uin2cin2gzinWs这个结果与

3、实验不符uoutmout少了推进功gzout1c2outQ2Q+min(u+c2/2+gz)in-mout(u+c2/2+gz)out-Ws=dEcv推进功的表达式推进功（流动功、推动功）AppW推=pAdl=pVVw推=pvdl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

4、所携带和所传递的一种能量开口系能量方程的推导uinpvinmingzin12Wscin2moutuoutQpvout12cgzoutout2Q+min(u+c2/2+gz)in-mout(u+c2/2+gz)out-Ws=dEcv开口系能量方程微分式Q+min(u+pv+c2/2+gz)in-Ws-mout(u+pv+c2/2+gz)out=dEcv工程上常用流率QmWQlimmlimWlim0002QdEcv/upvc/2gzmoutout2

5、upvc/2gzminWnetins开口系能量方程微分式当有多条进出口：QdEcv/Wnets2upvc/2gzmoutout2upvc/2gzminin流动时，总一起存在焓的引入定义：焓h=u+pvQdEcv/Wnets2uhpvc/2gzmoutout2uhpvc/2gzminin开口系能量方程定义：h=u+pv[kJ/kg]H=U+pV[kJ]焓的说明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

6、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。总结: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+Ws以流率表示的开口系能量方程:QdEcv/Wnets2uhpvc/2gzmoutout2uhpvc/2gzmininQ=dEcv+∑(h+c2/2+gz)outmout开系能量方程-∑(h+c2/2+gz)inmin+Ws2.闭口系能量方程Q=dU+W一般式QWQ=U+Wq=du+w单位工质q=u

7、+w适用条件：1）任何工质2)任何过程对闭口系热力循环能量方程QW闭口系能量方程q=du+w分析:1.简单可压缩闭口系准静态过程能量方程w=pdvq=du+pdv热一律解析式之一2qupd12.简单可压缩闭口系可逆过程能量方程:q=TdsTds=du+pdv热力学恒等式22Tdsupd11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QUWQ0W0电UW0冰箱T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QU