工程热力学课件第二章热力学第一定律概要.ppt

* 进口质量 m1、 流 速 c1、 高 度 z1 出口质量 m2、 流 速 c2、 高 度 z2 稳定流动： 开口系稳定流动能量方程推导 * 离开系统的能量 开口系稳定流动能量方程推导 进入系统的能量 * 根据热力学第一定律文字表达式： 开口系稳定流动能量方程推导 注意u+pv为比焓 * 开口系稳定流动能量方程推导 * 以上两式称为开口系统的稳定流动能量方程 开口系稳定流动能量方程 对于单位质量工质： 对于质量为 m kg工质： * 对于微元过程 ，稳定流动能量方程写成 开口系稳定流动能量方程 开口系稳定流动能量方程适用条件： 任何工质、任何稳定流动过程 * 技术功 定义：在工程热力学中，将工程技术上可以直接利用的动能差、位能差及轴功三项之和称为技术功，用Wt 表示 对于单位质量工质 ， * 开口系稳定流动能量方程 对于微元过程 ： * 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 * 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 * 热力学第一定律的实质 能量守恒和转换定律：自然界中的一切物质都具有能量，能量有不同的形式，能量不可能被创造也不可能被消灭，而只能在一定条件下从一种形式转变为另一种形式，在转变过程中总能量是守恒的。 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。 * 热一律的表述 当热能在与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。(不消耗能量而连续做功） * 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 w p 大气机 * 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 w H2 水 * 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。 * 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《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。 * 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。 * 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 * 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 * 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 + Ep e = u + ek + ep 一般与系统同坐标，常用U, dU, u, du 系统总能 * 定义 dU = ?Q－?W 热力学能U是状态函数 ?Q = dU + ?W Q = ?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表达式 * dU = ? Q－? W dU 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。