e工程热力学 第二章 热力学第一定律.ppt

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1、工程热力学2-5稳定流动能量方程及其应用第2章热力学第一定律2-2热力学能和总能2-3闭口系统能量方程2-4流动功和焓2-1热力学第一定律的实质22-5稳定流动能量方程及其应用第2章热力学第一定律2-2热力学能和总能2-3闭口系统能量方程2-4流动功和焓2-1热力学第一定律的实质3热力学第一定律的实质热力学第一定律的实质是能量守恒与转换定律在热力学中的应用。18世纪初，工业革命，热效率只有1%1842年，迈尔阐述热一律，但没有引起重视1840~1849年，焦耳用多种实验的一致性证明热一律，于1950年发表并得到公认1909年，C.Caratheodory最后完善热一律4热一律的表述当热能在与

2、其他形式能量相互转换时，能的总量保持不变。热一律又可表述为：第一类永动机是不可能制成的。5永动机举例压力容器压气机从大气中取气取回部分功量驱动压气机wp大气机6永动机举例？？机氢气发动机水分解装置取回部分功量驱动水分解装置wH2水7焦耳和热一律从1849到1878年，焦耳反复作了四百多次实验，所得的热功当量值几乎都是423.9千克米/千卡，这和现在公认值427千克米/千卡相比，只小0.7%。焦耳用惊人的耐心和巧夺天工的技术，在当时的实验条件下，测得的热功当量值能够在几十年时间里不作比较大的修正，这在物理学史上也是空前的。8焦耳和热一律1843年8月，在考尔克的一次学术报告会上，焦耳作了题为《

3、论磁电的热效应和热的机械值》的报告。他在报告中提出热量与机械功之间存在着恒定的比例关系，并测得热功当量值为1千卡热量相当于460千克米的机械功。这一结论遭到当时许多物理学家的反对。9焦耳和热一律1845年在剑桥召开的英国科学协会学术会议上，焦耳又一次作了热功当量的研究报告，宣布热是一种能量形式，各种形式的能量可以互相转化。但是焦耳的观点遭到与会者的否定，英国伦敦皇家学会拒绝发表他的论文。1847年4月，焦耳在曼彻斯特作了一次通俗讲演，充分地阐述了能量守恒原理，但是地方报纸不理睬，在进行了长时间的交涉之后，才有一家报纸勉强发表了这次讲演。同年6月，在英国科学协会的牛津会议上，焦耳再一次提出热功

4、当量的研究报告，宣传自己的新思想。会议主席只准许他作简要的介绍。只是由于威廉·汤姆孙在焦耳报告结束后作了即席发言，他的新思想才引起与会者的重视。直到1850年，焦耳的科学结论终于获得了科学界的公认。102-5稳定流动能量方程及其应用第2章热力学第一定律2-2热力学能和总能2-3闭口系统能量方程2-4流动功和焓2-1热力学第一定律的实质11热力学能的导出闭口系循环12对于循环1a2c1对于循环1b2c1状态参数pV12abc热力学能的导出13定义dU=Q－W热力学能U是状态函数Q=dU+WQ=U+W闭口系热一律表达式两种特例：绝功系Q=dU绝热系W=－dU热力学能及闭口系热一律

5、表达式14dU=Q－WdU代表某微元过程中系统通过边界交换的微热量与微功量两者之差值，也即系统内部能量的变化。U代表储存于系统内部的能量内储存能（内能、热力学能）热力学能的物理意义WQ15分子动能（移动、转动、振动）分子位能（相互作用）核能化学能热力学能热力学能是状态量U是广延参数，kJ；u是比参数，J/kg热力学能总以变化量出现，其零点人为定义说明：内能的性质16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+Epe=u+ek+ep一般与系统同坐标，常用U,dU,u,du系统总能17热一律：能量守恒与转换定律进入系统的能量－离开系统的能量=

6、系统内部储存能量的变化热一律的文字表达式182-5稳定流动能量方程及其应用第2章热力学第一定律2-2热力学能和总能2-3闭口系统能量方程2-4流动功和焓2-1热力学第一定律的实质19闭口系能量方程推导Q=dU+WQ=U+Wq=du+wq=u+w表达式单位质量工质适用条件：1）任何工质2）任何过程WQ20对于准静态和可逆过程简单可压缩系准静态过程闭口系能量方程：21例题1定量空气在状态变化过程中对外放热60kJ，热力学能增加70kJ，问空气是膨胀还是被压缩？功量是多少？解：根据公式Q=U+W因此W<0，说明外界对空气作功，即空气被压缩。提示：热量的正负值及功的正负值的物理意义要记

7、住.222-5稳定流动能量方程及其应用第2章热力学第一定律2-2热力学能和总能2-3闭口系统能量方程2-4流动功和焓2-1热力学第一定律的实质23流动功当质量为dm的工质在外力的推动下移动距离dx，并通过面积为A的截面进入系统时，则外界所作的流动功为对于单位质量工质流动功为：流动功是由泵或风机加给被输送工质并随工质流动向前传递的一种能量，非工质本身具有的能量。24流动功特点由于工质进出开口系统，外界与系统之间