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第二章热力学第一定律 目录 §2-1 热力学第一定律的本质 §2-2 热一律的推论?内能 §2-3 闭口系能量方程 §2-4 开口系能量方程 §2-5 稳定流动能量方程 §2-6 稳定流动能量方程应用举例 §2-1 热力学第一定律的本质 ? 1909年，C. Caratheodory最后完善热一律 焦耳实验 焦耳实验 闭口系循环的热一律表达式 第一类永动机 内能的导出 内能及闭口系热一律表达式 内能U 的物理意义 内能的微观组成 系统总能 total energy 内能的说明 热一律的文字表达式 §2-3 闭口系能量方程 闭口系能量方程中的功 闭口系能量方程的通式 应用示例 准静态和可逆闭口系能量方程 门窗紧闭房间用电冰箱降温 门窗紧闭房间用空调降温 § 2-4 开口系能量方程 开口系能量方程的推导 推进功的表达式 回顾：热一律的文字表达式 回顾： 闭口系能量方程 回顾：对推进功的说明 开口系能量方程的推导 开口系能量方程微分式 开口系能量方程微分式 焓Enthalpy的引入 焓Enthalpy的 说明 §2-5 稳定流动能量方程 稳定流动能量方程的推导 稳定流动能量方程的推导 稳定流动能量方程 技术功 单位质量工质的开口与闭口 稳流开口与闭口的能量方程 几种功的关系 对功的小结 准静态下的技术功 技术功在示功图上的表示 伯努利方程 § 2-6 稳定流动能量方程应用举例 例1：透平(Turbine)机械 透平(Turbine)机械 例2：压缩机械 Compressor 压缩机械 例3：换热设备Heat Exchangers 换热设备 例4：绝热节流Throttling Valves 绝热节流 例5：喷管 喷管 例6：流体混合过程 第二章 小结 Summary 第二章 小结 第二章 小结 第二章 小结 第二章 小结 第二章 小结 第二章 小结 第二章 小结 第二章 小结 第二章 小结 第二章 小结 7、热力学第一定律的不同表述： ①闭口系统经历一个循环，系统与外界所交换的净功等于净热量； ②系统储存能量的增加量等于传入系统的净能量。 第二章 小结 思考题 回顾 能量方程式的应用 确定研究对象——选择热力系统 画出示意图 写出对应的能量方程 具体问题，具体分析，简化方程 求解化简后的方程 1.能量守恒 活塞汽缸设备内装有5kg的水蒸气，由初态的热力学能u1=2709.0kJ/kg，膨胀到u2=2659.6kJ/kg，过程中加给水蒸气的热量为80kJ，通过搅拌器输入轴功18.5kJ。若系统无动能和位能的变化，求通过活塞所做的功。 解：以水蒸气为系统，此系统为闭口系。 由闭口系热一律 得： 2.充气问题 四种可取系统 1)取储气罐为系统(开口系) 1)取储气罐为系统(开口系) 四种可取系统 2） 2）取最终罐中气体为系统(闭口系) 四种可取系统3) 3）取将进入储气罐的气体为系统(闭口系) 四种可取系统 4) 4）取储气罐原有气体为系统(闭口系) 4）取储气罐原有气体为系统(闭口系) 四种可取系统 利用热一律的文字表达式 结果说明 3.取系统问题之二 解1:取储气罐为系统（开口） 解1:取储气罐为系统（开口） 解2：取气体为系统（闭口） 解3：取储气罐和汽机为系统（开口） 4.闭口系能量方程式应用 例：闭口系从状态1沿1-2-3途径到达状态3，传递给外界的热量为47.5kJ，系统对外做功为30kJ。 求（1）若沿1-4-3途径变化，系统对外做功为15kJ，求过程中系统与外界传递的热量。 ①取闭口系：过程1-2-3 ②写能量方程： Q=△U+W ③条件代入： Q123= △U+W123 △U= Q123 -W123 =-47.5-30=-77.5kJ Q143= △U+W143 =-77.5+15=-62.5kJ （2）若系统由状态3沿曲线到达1点，外界对系统做功6kJ，求该过程中系统与外界传递的热量。 Q31= △U31+W31 Q31=77.5-6=71.5kJ （3）若U2=175kJ，U3=87.5kJ，求过程2-3传递的热量及状态1的热力学能。 对2-3过程： W23=∫Pdv=0 Q23=△U23+W23= △U23 =U3-U2=-87.5kJ U1= U3- △U =87.5-（-77.5） =165kJ 讨论 热力学能是状态参数，其变化只取决于初终状态，与变化路径没有关系； 热与功是过程量，其变化不仅和初终态有关，还与变化路径有关。 5.其它功例 解1：由弹簧功求He作功量 解2：由He参数求作功量 6.概念理解 三块相同的金属块被加热到温度TA； 第一块迅速被冷却到环境温度T0，其熵变为ΔSA； 第二块在环境中缓慢冷却到T0，其熵变