热力学第一定律 (2).ppt

**例2-5分析绝热、刚性容器内气体向真空膨胀（自由膨胀）过程的能量平衡。解：可抽隔板真空CMQ=?U+WW=0（刚性容器）?U=0，U2=U1由Q=0（绝热）故有若为理想气体，其温度不变抽去隔板，气体向真空膨胀以容器中的气体为系统第31页，共60页，星期日，2025年，2月5日**例2-5一汽车在1h内消耗汽油34.1L，已知汽油的发热量为44000kJ/kg，汽油密度为0.75g/cm3。测得该车通过车轮输出的功率为64kW，试求汽车通过排气、水箱散热等各种途径所放出的热量解：认为汽车作恒速运动，其外观能量变化可不予考虑；汽车主要由金属构件组成，可认为运行中其热力学能不变由热力学第一定律，汽车的能量平衡应为汽油所发出热量与汽车输出功率及各种散热损失之间的平衡取汽车为系统0第2次作业：习题2-1，2-5第32页，共60页，星期日，2025年，2月5日**§2.5控制容积（CV）能量分析CVWshaftoutQininout假定条件：①控制容积形状、大小、空间位置不随时间改变；③没有质量流穿越的边界上可以有传热和作功作用，系统装有某种转轮-转轴装置与外界交换轴功；④至少在进、出口截面上存在局部平衡，即在该两截面附近的微元区域内，流体处于平衡态：流体进入系统时的状态以进口截面前的状态为准；流体离开系统时的状态以穿越出口截面前在系统内的状态为准。控制容积考察一任意控制容积②一元流动；只有一股出、入流；第33页，共60页，星期日，2025年，2月5日**PinAin?min即相应于该微元流体的推进功为PinVininin系统外界⑴推动功流体在流道中流动时，上、下游流体间有推动功作用以假想截面将上、下游流体分开考察即将流入系统的微元流体?min若在进口截面前的流道中该微元流体占据微小长度d?进口截面上系统的压力为Pin设进口截面面积为Ain微元流体进入系统时需克服的阻力为Ain?Pin式中Aind?为微元流体的体积Vin外界需对系统作推进功Ain?Pin?d?推进功d?第34页，共60页，星期日，2025年，2月5日**相应1kg流体流出系统，系统对外界作推出功Poutvout对于进入系统的1kg流体，推进功为Pinvin·推动功取决于进、出口截面状态；推动功——上游流体推动下游流体所作的功流动功——推出功与推进功之差注意：不是Pdv；·作推动功过程中流体的状态并没有变化；·推动功是由于工质流进、流出系统而引起系统与外界间的一种机械功作用，是因工质流动造成的一种能量迁移；·工质本身不拥有推动功这样一种能量。·推动功的表达式是Pv，第35页，共60页，星期日，2025年，2月5日**⑵伴随流体流动的能量迁移流体流动时上下游间会以推动功方式交换能量，此外流体自身拥有的能量当然会伴随一起迁移CVoutininoutzinzout(c,u,v,P)in(c,u,v,P)out进口截面上流体的状态为(c,P,v,u)in进口的高度为zin设有任意控制容积出口截面上流体的状态为(c,P,v,u)out出口的高度为zout伴随流动的能量迁移=推动功+流体拥有的能量伴随流动的能量迁移第36页，共60页，星期日，2025年，2月5日**外界对系统作推进功(Pv)in流动动能重力位能热力学能uin1kg流体流入系统时自身拥有能量:因此，伴随1kg流体入流，必相应有能量自外界迁入系统CVoutininoutzinzout(c,u,v,P)in(c,u,v,P)out伴随流动的能量迁移第37页，共60页，星期日，2025年，2月5日**同理,1kg流体离开系统时系统对外界作推出功(Pv)out自身拥有能量流动动能重力位能热力学能uout伴随1kg流体出流，必有相应能量从系统内迁出第38页，共60页，星期日，2025年，2月5日**伴随?minkg流体流入伴随?moutkg流体流出⑶热力学状态参数焓（enthalpy）①焓的定义 h≡u+PvJ/kgH≡U+PVJ比焓迁入系统的能量：迁出系统的能量：以上两式中u、Pv是与流体状态有关的量第39页，共60页，星期日，2025年，2