热工第二章热力学第一定律.pptxVIP

第二章

热力学第一定律

firstlawofthermodynamics

任何形式的能量，既不能消灭也不能创造，只能从一种形式转换成另一种形式，在转换过程中能量的总量保持恒定，-----能量守恒转换定律。

§2-1热力学第一定律的实质

能量守恒---能源危机？

实质

内能

在工程热力学中，主要是热能和机械能之间的相互转化和总量守恒

热力循环中工质吸收的净热量等于工质对外所作的净功

∮δq=∮δW

实质

内能

01

本质：能量转换及守恒定律在热过程中的应用

02

∮(δq–δW)=0

03

δq–δW=du

04

热力学能（内能）

05

∮δq=∮δW

06

实质

07

内能

§2-2热力学能

一、定义:物体因热运动而具有的能量,是存储于物体内部的能量

气体内部所具有的各种能量的总和

热力学能

内动能

内位能

原子能

化学能

内热能

（工程热力学）

实质

内能

作功

二、热力学能是状态参数

U=f(T,v),U=f(p,v),

U=f(T,p)

三、表示与单位：

U表示质量为m的气体单位：J,KJ。

比热力学能u：1kg气体单位：J/kg,KJ/kg。

1

2

p

v

b

a

实质

内能

作功

§2-3热力学第一定律基本能量方程式

进入系统能量－离开系统能量

＝系统中存储能量的增加

δq=du+δw

Q=△U+W

Q

∮δq=∮δW

∮(δq–δW)=0

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w

Q

焓

一定律

Q=△U+W

适用条件：

闭口系；可逆、不可逆；

理想和实际气体；初、终态为平衡态

符号规定：

吸热q为正，放热为负

系统对外作功为正，反之为负

系统内能增大ΔＵ为正,反之为负

Q=△H+Wt

能量方程

Q=△U+W

Q=△U+W

由于工质膨胀做功为正；接受外界压缩功为负，所以断定工质经历了压缩过程，外界对气体作功为34kJ.

例：气体在某一过程中吸收了50kJ的热量，同时热力学能增加了84kJ，问此过程中气体做功是多少？

功是负值意味什么？

Q=50KJ

△U=84KJ

解：

Q=△U+W

W=Q-△U

W=50KJ-84KJ=-34KJ

∵

Q=△H+Wt

能量方程

Q=△U+W

2-4开口系统能量方程式

一稳定流动

1.定义：当热力系统在任何截面上工质的一切参数都不随时间变化时--稳定流动

2.稳定流动的条件：

①进出口处工质的状态不随时间变化

②进出口处工质不随时间变化，满足质量守恒

③系统和外界交换的一切能量不随时间变化，满足能量守恒

Q=△H+Wt

能量方程

Q=△U+W

3.实际热机的工作过程大多可认为是稳定过程。

4.任一截面上的各种参数都不随时间改变，但各截面上参数可以不同。

Q=△H+Wt

能量方程

Q=△U+W

二、能量的传递和转化

能量传递的两种方式:作功和热传递

功在传递的过程中伴随着能量形式的变化

热传递过程中能量形式不发生变化

体积功

推动功

技术功

Q

W

一、作功

焓

内能

作功

w1-2=∫pdv

W=pv

Δx

1kg工质要进入截面Ⅰ，

必须克服反抗力p1A1

，

外界需要对工质作

推动功pv；

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﹒

2

1

w1-2=∫pdv

比较:膨胀功

焓

内能

功

pv

推动功

由于流进（出）系统的工质本身的状态并没有改变，因此推动功不是工质本身作的。

推动功只能是由流进（出）系统的工质传递而由工质后面的物质系统作出的，

流进时是称之为外部功源的系统，

例如，风机、水泵等所作

流出时是开口系统内其它工质所作

例：1、气体流入真空容器，不该有推动功吧？

2、推动功是谁作的？是不是流进（出）系统的工质本身作的？

有

焓

内能

功

4、技术功：

p1v1

p2v2

w

Wt=w+p1v1-p2v2

Wt:技术功W:膨胀功

p1v1-p2v2推动功之差

p

v

1

2

Wt:

p

v

1

2

v

p

1