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第一節(jié)熱力學(xué)第一定律的實質(zhì)第二節(jié)系統(tǒng)的儲存能量第三節(jié)系統(tǒng)與外界傳遞的能量第四節(jié)封閉系統(tǒng)熱力學(xué)第一定律的表達式第五節(jié)開口系統(tǒng)熱力學(xué)第一定律的表達式第六節(jié)穩(wěn)定流動能量方程的應(yīng)用第三章熱力學(xué)第一定律熱可變化功,功也可變?yōu)闊?;一定量的熱消失時,必產(chǎn)生一定的功;消耗一定量的功時,必出現(xiàn)與之對應(yīng)的一定量的熱.第一類永動機不可能實現(xiàn)。思考題:熱力學(xué)第一定律告訴我們什么?熱力學(xué)第一定律的實質(zhì):能量守恒與轉(zhuǎn)換定律。進入系統(tǒng)的能量一離開系統(tǒng)的能量=系統(tǒng)中儲存能量的增量
熱力學(xué)第一定律可表述為:
能量守恒與轉(zhuǎn)換定律可表述如下:
第一節(jié)熱力學(xué)第一定律的實質(zhì)一、內(nèi)部儲存能—熱力學(xué)能分子運動的平均動能和分子間勢能稱為“熱力學(xué)能”第二節(jié)系統(tǒng)的儲存能量儲存能量:
內(nèi)部儲存能---內(nèi)部狀態(tài)參數(shù)決定外部儲存能---外部狀態(tài)參數(shù)決定
1)總內(nèi)能的定義:物質(zhì)具有的熱力學(xué)能;單位:焦耳(J)或千焦(kJ);符號:用U表示;u=U/mkJ/kg
2)比內(nèi)能的定義:單位質(zhì)量熱力學(xué)能(簡稱內(nèi)能)。單位:
kJ/kg。符號:用u表示;3)關(guān)系:4)規(guī)定:系統(tǒng)內(nèi)能增加為正值,>0,系統(tǒng)內(nèi)能減少為負(fù)值,<0,氣體工質(zhì)的內(nèi)能包括下面各項:1)內(nèi)動能:工質(zhì)內(nèi)部粒子的熱運動所具有的動能稱為內(nèi)動能它包括:分子的移動動能,轉(zhuǎn)動動能,振動動能,2)內(nèi)位能:分子由于相互作用力的存在而具有的能量,稱為內(nèi)位能。
是溫度的函數(shù).是比容的函數(shù)內(nèi)能是分子動能和位能的總和,所以內(nèi)能是工質(zhì)的一個狀態(tài)參數(shù)。二、外部儲存能三、系統(tǒng)的總儲存能外部儲存能包括宏觀動能Ek和重力勢能Ep.1.宏觀動能簡稱動能由系統(tǒng)速度決定符號:用Ek表示.2.重力勢能符號:用Ep表示.簡稱勢能由系統(tǒng)高度決定單位質(zhì)量e=u+ek+ep簡稱總能由系統(tǒng)的熱力學(xué)能.宏觀動能.重力勢能之和.E=U+Ek+Ep
(3-2)第三節(jié)系統(tǒng)與外界傳遞的能量封閉系統(tǒng),傳遞的能量有兩種:功和熱量一.功21pv體積功:功的定義:1)功的熱力學(xué)定義:力和力沿作用方向的位移的乘積整個過程中工質(zhì)所做的功為每公斤工質(zhì)所作的功為微元功為微元功為2)體積功:符號:用W或w表示。單位:焦耳(J)或千焦(kJ);3)規(guī)定:功源對系統(tǒng)用功為負(fù)值w<0
。系統(tǒng)對外作功為正值w>0
;由于熱力學(xué)研究涉及各種形式的功,它不僅須研究在力場中移動作的功,還討論電功、磁功、表面張力功等多種形式的功,所以功的熱力學(xué)定義涵蓋了功的力學(xué)定義但比力學(xué)定義更廣泛。功的熱力學(xué)定義與力學(xué)定義有何差異?系統(tǒng)對外界作的膨脹功:工質(zhì)的微元膨脹功:系統(tǒng)本身的膨脹功:系統(tǒng)本身的膨脹功與系統(tǒng)對外界作的膨脹功之差:FfppoutdxvpAp1234dv圖1封閉系統(tǒng)的膨脹功Ff可逆過程對外做的膨脹功:單位質(zhì)量的膨脹功:
可逆過程對外做的膨脹功最大。vpFfppoutdxAp1234dv圖1封閉系統(tǒng)的膨脹功Bc功是過程量對于mkg工質(zhì)的膨脹功3)規(guī)定:熱力系從外界吸熱時熱量為正值,熱量與功一樣不是狀態(tài)量,而是和過程量。
1)熱量:
單位:在國際單位制中,為焦耳(J)或千焦(kJ);在工程單位制中用卡(cal)或千卡(kcal)焦耳與卡的換算關(guān)系:1cal=4.1868J或1kcal=4.1868kJ
2)比熱量:單位質(zhì)量物體加入或放出的熱量。
符號:用q
表示
單位:(J/kg)或(kJ/kg)、(cal/kg)或(kcal/kg)。符號:用Q表示;對外界放熱時為負(fù)值。二、熱量封閉系能量方程及應(yīng)用封閉系統(tǒng)熱力學(xué)第一定律的方程第四節(jié)封閉系統(tǒng)熱力學(xué)第一定律的表達式微元過程熱力系以上三式直接從能量守恒與轉(zhuǎn)換的普遍原理得出,沒有任何假定,因此它是普遍適用的。適用于:可逆和不可逆過程,任何工質(zhì)。QW熱源功源△u單位質(zhì)量工質(zhì)QW熱源功源可逆過程思考題封閉系統(tǒng)熱力學(xué)第一定律方程的意義是什么?△u封閉系統(tǒng)熱力學(xué)第一定律方程vpB12A有一定質(zhì)量的工質(zhì)從狀態(tài)1沿1A2到達終態(tài)2,又沿2B1回到初態(tài)1,并且1)試判斷沿過程1A2工質(zhì)是膨脹還是壓縮,
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