热工与流体力学基础-第2章ppt课件.ppt

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1、第二章热力学第一定律9/1/2021学习导引热力学第一定律是能量守恒定律在热力学上的应用，确定了热能和机械能之间相互转换时的数量关系，从能量“量”的方面揭示了能量转换的基本规律。本章以热力学第一定律为理论基础，建立封闭热力系和稳定流动开口热力系的能量方程，即热力学第一定律的数学表达式，为热力过程计算奠定理论基础。9/1/2021学习要求掌握能量、热力系统储存能、热力学能、热量和功量的概念，理解热量和功量是过程量而非状态参数。掌握体积变化功、轴功、流动功和技术功的概念、计算及它们之间的关系。理解焓的定义式及其物理意义。熟练使用p-v图和T-s图，能在图上标出状态、过程和循环。理解热力学第

2、一定律的实质能量守恒定律。掌握封闭热力系的能量方程，能熟练运用能量方程对封闭热力系进行能量交换的分析和计算。掌握开口热力系的稳定流动能量方程，能熟练运用稳定流动能量方程对简单的工程问题进行能量交换的分析和计算。了解常用热工设备主要交换的能量及稳定流动能量方程的简化形式。9/1/2021本章重点理解热力过程中能量转换的规律，针对封闭热力系、稳定流动开口热力系会运用热力学第一定律分析计算能量转换问题。9/1/2021本章难点对体积变化功、轴功、流动功和技术功的概念、计算及它们之的关系理解起来会有一定的难度。熟练运用热力第一定律的表达式能量方程对实际工程问题进行能量交换的分析和计算需

3、要一定的技巧，有一定的难度，应结合例题与习题加强练习。9/1/2021第一节热力系统储存能热力系统储存能内部储存能外部储存能储存于热力系统的能量称作热力系统储存能。宏观动能重力位能热力学能9/1/2021一、热力学能——指组成物质的微观粒子本身所具有的能量,即所谓的热能。热力学能取决于工质的温度和比体积。热力系储存能热力学能：U,单位为J或kJ。热力学能内动能:内位能:分子热运动的动能分子之间由于相互作用力而具有的位能单位质量工质的热力学能称为比热力学能。符号：u；单位：J/kg或kJ/kg。9/1/2021热力学能比热力学能可表示为在确定的热力状态下，热力系内工质具有确定的热力学能。

4、在实际分析和计算中，通常只需计算热力过程中工质热力学能的变化量。因此可任意选取计算热力学能的基本状态，如取0℃或0K时气体的热力学能为零。热力学能是工质的状态参数。9/1/20212.重力位能：Ep，单位为J或kJ二、外部储存能热力系储存能1.宏观动能：Ek，单位为J或kJ9/1/2021三、热力系统的总储存能比储存能：e，单位为J/kg或kJ/kg热力系储存能9/1/2021热力系储存能热力系储存能E内动能-温度uf（T，v）内能U、u(热力学能)内位能-比体积重力位能EpEpmgz外储存能宏观动能Ek∴EU+Ek+Ep或eu+ek+ep9/1/2021第二节热力系与外界传

5、递的能量热量功量工质通过边界时所携带的能量在热力过程中,热力系与外界交换的能量:9/1/2021一、热量1.热量——热力系和外界之间仅仅由于温度不同而通过边界传递的能量称为热量。热量是在热传递中物体能量改变的量度。热量不是状态参数，而是与过程紧密相关的一个过程量。对于热力系的某个状态，我们可以说它具有多少能量，而不能说具有多少热量，只能说热力系与外界交换了多少热量。9/1/2021热量符号:Q,单位为J或kJ。单位质量工质与外界交换的热量用q表示,单位为J/kg或kJ/kg。微元过程中热力系与外界交换的微小热量用Q或q表示。热量正负规定:热力系吸热，热量取正值q>0热力系放热，热量

6、取负值q<09/1/2021由于热量是热力系与外界间因存在温差而传递的能量，因此状态参数温度T便是热量传递的推动力，只要热力系与外界间存在微小的温度差，就有热量的传递相应地也必然存在某一状态参数，它的变化量可以作为热力系与外界间有无热量传递以及热量传递方向的标志9/1/20212.熵有温差便有热量的传递,可用熵的变化量作为热力系与外界间有无热量传递以及热量传递方向的标志。熵:S,单位为J/K或kJ/K。单位质量工质所具有的熵称为比熵,用s表示,单位为J/（kgK)或kJ/（kgK）。9/1/2021用熵计算热量对微元可逆过程:qTds或QTdS根据熵的变化判断一个可逆过程中

7、系统与外界之间热量交换的方向：热力系吸热；，，热力系放热。，，热力系与外界无热量传递。，，对可逆热力过程1-2:热量或9/1/20213.温熵图(T-s图)在可逆过程中单位质量工质与外界交换的热量可以用T-s图（温熵图）上过程曲线下的面积12s2s11来表示。温熵图也称示热图。图2-1T-s图从图中分析可知，热力系的初、终状态相同，但经历的过程不同，其传热量也不相同。再次说明热量是过程量，它与过程特性有关。9/1/2021二、功量——在力差作用