工程熱力學與傳熱學 第三章 熱力學第一定律1234

第一節(jié)熱力學第一定律的實質(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)熱力學第一定律的表達式第五節(jié)開口系統(tǒng)熱力學第一定律的表達式第六節(jié)穩(wěn)定流動能量方程的應用第三章熱力學第一定律熱可變化功，功也可變?yōu)闊幔灰欢康臒嵯r，必產(chǎn)生一定的功；消耗一定量的功時，必出現(xiàn)與之對應的一定量的熱.第一類永動機不可能實現(xiàn)。思考題:熱力學第一定律告訴我們什么？熱力學第一定律的實質(zhì)：能量守恒與轉換定律。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

熱力學第一定律可表述為：

能量守恒與轉換定律可表述如下：

第一節(jié)熱力學第一定律的實質(zhì)一、內(nèi)部儲存能—熱力學能分子運動的平均動能和分子間勢能稱為“熱力學能”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)量熱力學能（簡稱內(nèi)能）。單位：

kJ/kg。符號：用u表示；3)關系：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)用功為負值w<0

。系統(tǒng)對外作功為正值w>0

；由于熱力學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，所以功的熱力學定義涵蓋了功的力學定義但比力學定義更廣泛。功的熱力學定義與力學定義有何差異？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;對外界放熱時為負值。二、熱量封閉系能量方程及應用封閉系統(tǒng)熱力學第一定律的方程第四節(jié)封閉系統(tǒng)熱力學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)熱力學第一定律方程的意義是什么？△u封閉系統(tǒng)熱力學第一定律方程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，