工程热力学课件第2章.pptVIP

2–1 热力学第一定律的实质 一、第一定律的实质 能量守恒与转换定律在热现象中的应用。 1. 推动功（Flow work） 对推动功的说明 2. 稳定流动能量方程(steady-flow energy equation) 稳定流动特征： 2-4 稳定流动能量方程式的应用 1.蒸汽轮机、气轮机 (steam turbine、gas turbine) 2.压气机，水泵类 (compressor，pump) 流入 5.绝热节流 流出 内部贮能增量：0 方程为： 注意wt的正负号 * 第二章 热力学第一定律  First law of thermodynamics 2–1 热力学第一定律的实质 2-2 热力学能和总能 2–3 热力学第一定律基本表达式 2–4 稳定流动能量方程式的应用 能量守恒与转换定律: 自然界中一切物质都具有能量。能量既不可能被创造，也不可能被消灭，而只能从一种形式转变成另一种形式。在转换的过程中，能的总量保持不变。 是十九世纪的三大发现之一，是辩证唯物主义的科学基础之一。 二、第一定律的表述 热是能的一种，机械能变热能，或热能变机械能的时候，他们之间的比值是一定的。 或： 热可以变为功，功也可以变为热；一定量的热消失时必定产生相应量的功；消耗一定量的功时，必出现与之相应量的热。 不花费能量就可以产生功的第一类永动机是不可能制造成功的。 2–2 热力学能和总能 一、热力学能(internal energy) Uch－化学能 Unu－原子核能 Uth Uk 平移动能 转动动能 振动动能 Up— 在无化学反应及原子核反应的过程中，化学能和原子核能都不变化，可以不考虑，热力学能的变化只是内位能和内动能的变化。 内位能 热力学能的说明 ? 热力学能是状态量 state property U : 广延参数 [kJ ] u : 比参数 [kJ/kg] －比热力学能 ? 热力学能总以变化量出现，其零点人为定 对于循环： 二、外部储存能（macroscopic forms of energy） 外部储存能包括宏观动能和重力位能，它们的大小要借助在系统外的参考坐标系测得的参数来表示。 2. 重力位能：Ep ，单位为 J 或 kJ 1.宏观动能 ：Ek ，单位为J或kJ cf和z是力学参数，处于同一热力状态的物体，选用不同的坐标系可以有不同的值， cf和z是独立于热力系统内部的参数。宏观动能和重力位能是有序能（机械能）。 注意： 总能 热力学能，内部储存能 外部储存能 宏观动能 重力位能 三、总（储存）能(total stored energy of system) 比总能e还可写成： 2–3 热力学第一定律基本表达式 对任何系统，各项能量之间的平衡关系可表示为： 加入系统的能量总和－热力系统输出的能量总和= 热力系总储存能的增量 用热力学第一定律分析热力学问题的步骤： 确定所研究的系统，建立坐标系； 分析过程中系统本身的能量变化及与外界交换的能量； 列出平衡方程；(包括能量的、质量的） 求解。 一、闭口系统的热力学第一定律表达式 Q W ΔU 对于微元过程： 取封闭气缸中的工质为研究对象，忽略系统动能和位能的变化，则： 根据能量平衡方程： 热力学第一定律解析式 注意： 1. 表达式中Q、W、ΔU都是代数值，规定：系统吸热Q为正值，系统对外作功W为正，反之则为负。系统的热力学能增大时， ΔU为正，反之为负。 3.对于可逆过程： 2.对于单位质量工质： 4. 对于单位质量工质可逆过程： 5. 动能位能变化不能忽略时： 6. 对于循环过程： 7. 热力学第一定律解析式的适用条件： ①闭口系统；②任何工质；③任何过程 例 自由膨胀 如图， 解：取气体为热力系 —闭口系？开口系？ 强调：功是通过边界传递的能量。 抽去隔板，求 ? 二、开口系统能量方程 工质流进（出）开口系统时，必将其本身所具有的各种形式的能量，带入（出）开口系统。因此，开口系统除了通过作功与传热的方式传递能量外，还可以借助物质的流动来转移能量。 分析开口系统时，除了能量平衡外，还必须考虑质量平衡： 进入系统的质量－离开系统的质量＝系统质量的变化 p A p V l W推 = p A l = pV w推= pv 注意： 不是 pdv v 没有变化 因工质出、入开口系统而传递的功，叫推动功（推进功） 。 1、与宏观流动有关，流动停止，推动功不存在； 2、作用过程中，工质仅发生位置变化，无状态变化； 3、w推＝pv与所处状态有关，是