工程熱力學(xué)與傳熱學(xué)熱力學(xué)第一定律實(shí)質(zhì)

第二章熱力學(xué)第一定律內(nèi)容要求:深刻理解熱力學(xué)第一定律的實(shí)質(zhì)掌握熱力學(xué)能（內(nèi)能），儲存能的含義掌握熱力學(xué)第一定律在閉口系統(tǒng)，穩(wěn)定流動、開口系統(tǒng)中能量方程式的形式掌握體積變化功，軸功，推動功，流動功，技術(shù)功的含義及相互關(guān)系掌握焓的含義12-1熱力學(xué)第一定律的實(shí)質(zhì)、內(nèi)能一、熱力學(xué)第一定律的實(shí)質(zhì)（一）能量守恒定律能量無處不在，能量轉(zhuǎn)化無時不有。那么：⑴常見的能量有那些形式呢？⑵能量的轉(zhuǎn)化是如何實(shí)現(xiàn)的？⑶能量轉(zhuǎn)化遵循什么規(guī)律呢？2能量形式實(shí)例機(jī)械能流動的河水、被拉開的弓、聲音等電能電器設(shè)備所消耗的的能量都是電能熱能熱源廠、廚房、火電廠等化學(xué)能巧克力、燃料等都儲存有化學(xué)能1.各種各樣的能量31.汽艇在海上行駛——化學(xué)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能2.用電照明——電能轉(zhuǎn)化為光能（電磁能）3.篝火燃燒——化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能4.原子彈爆炸——核能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能2.能量之間的轉(zhuǎn)化43.能量轉(zhuǎn)化與守恒定律能量轉(zhuǎn)化與守恒定律自然界一切物質(zhì)都具有能量。能量既不可能被創(chuàng)造，也不可能被消滅，但能夠從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，或者從一個（一些）物體轉(zhuǎn)移到另一個（一些）物體，在轉(zhuǎn)化或傳遞的過程中能量的總和始終保持不變?！咀⒁狻?.分析物理過程、求解實(shí)際問題時，對減少的某種能量，要追蹤它的去向；對增加的能量，要能查尋它的來源?？梢园凑铡翱偟臏p少量=總的增加量”列出數(shù)學(xué)方程。2.能源利用實(shí)際就是不同形式能量之間的轉(zhuǎn)換，把不便于人們利用的能量形式轉(zhuǎn)變成便于利用的形式。5（二）熱力學(xué)第一定律熱力學(xué)第一定律實(shí)質(zhì)就是能量守恒和轉(zhuǎn)換定律在熱現(xiàn)象上的應(yīng)用。表述1：熱可以變?yōu)楣?，功也可以變?yōu)闊?；一定量的熱消滅，必產(chǎn)生一定量的功；消耗一定量的功時，必出現(xiàn)與之相應(yīng)數(shù)量的熱。6FirstLawofThermodynamics7表述2：第一類永動機(jī)是造不成的8熱一定律在熱力循環(huán)中的應(yīng)用熱力循環(huán)中工質(zhì)接受的凈熱量應(yīng)該等于工質(zhì)對外界所做的凈功：對于1kg工質(zhì)而言9例2-堪1一臺晌柴油欲發(fā)動首機(jī)，播功率7.紛35陜kW，燃帆油消寬耗率臨為27哥2.歲1g犁/(初kW難.h注)，試疑求它岔的廢濾氣每煎小時斬所排野出的挨熱量礙。（柴橫油的款發(fā)熱稱量為43山96爺1.旱4k拴J/軌kg）10從這粉個例私題我伐們可孔以學(xué)袋到什捉么？功率燃油所消耗歷量（櫻率）發(fā)熱牽量單位討統(tǒng)一采用過國際將單位浙，注拉意不執(zhí)同單祥位制距的換謙算11二、欄內(nèi)能進(jìn)（in突te你rn尾al溫e改ne趟rg常y）定義粥：工質(zhì)崇內(nèi)部姨所具賄有的旨各種柿微觀寬能量實(shí)質(zhì)險：組成淹物質(zhì)刃的微勢觀粒乏子所升具有仁的能膛量符號亞：U，單栽位：J或kJ12主要洞包括兩：（1）內(nèi)動次能：物質(zhì)油內(nèi)部食的分候子，仙原子錘等微掩觀粒穗子不占停地尊作熱運(yùn)動轟的熱鼓運(yùn)動蹦動能閃。芽是溫頂度的附函數(shù)序。（2）內(nèi)位憲能：由于笑分子連間相余互作戀用力燥的存軟在所灰具有哨的位早能，與氣座體的姿比體貍積有叼關(guān)。13不考合慮內(nèi)動拘能+內(nèi)位貞能+化學(xué)屬能+原子好核能+電磁蜓能內(nèi)動拆能+內(nèi)位豎能內(nèi)能（3）化學(xué)嫩能，緒原子萍核能授，電章磁能乏。1415比內(nèi)功能：單位疫質(zhì)量紛工質(zhì)掙的能。符號：u；單位倦：J/枕kg或kJ登/k眼g。內(nèi)能是五溫度即和比乒體積境的函武數(shù)，潔即取電決于畜工質(zhì)鍋所處賽的狀文態(tài)，金是狀誤態(tài)參界數(shù)。16熱力叨學(xué)能泳的大仗小是汪相對襲的。氣體競工質(zhì)兆的比綱內(nèi)能咬可表拋示為任何折狀態(tài)芝下系紋統(tǒng)內(nèi)聯(lián)能的賤數(shù)值蜜不可椅能為仔零。威由于包在工怨程內(nèi)童中只礦計(jì)算巨工質(zhì)衫在狀偽態(tài)變促化中欺的內(nèi)算能的霧變化教量，皆因此貪內(nèi)能達(dá)的零績點(diǎn)可頂以人干為地膚規(guī)定皮，例元如，攜通常鑼取0K時氣珍體的莊內(nèi)能械為零谷。17三、熱力胖系統(tǒng)柱的儲黑存能熱力漏系統(tǒng)革的儲岡存能限：雕儲存通于熱湊力系災(zāi)統(tǒng)的裂能量鬧。（1）內(nèi)巷部儲期存能——峰—熱力認(rèn)學(xué)能（2）外霧部儲刻存能——猴—宏觀萌動能鵝，宏垮觀位坦能。182.宏觀任位能子：Ep，單位賽為J或kJ3.儲存允能：E，單位韻為J或kJ比儲型存能：e，單位闖為J/捉kg或kJ/k豈g1.宏觀計(jì)動能：Ek，單位寫為J或kJ192-猶2熱力臘學(xué)第強(qiáng)一定鮮律的延數(shù)學(xué)橡表達(dá)隨式能量況平衡輝方程狀式討論叉閉口誘系統(tǒng)縱、穩(wěn)壁定流甜動、范開口說系統(tǒng)怒三種召系統(tǒng)棵的能唇量方偏程20一、閉口增系統(tǒng)血的能陳量方以程（en數(shù)er竹gy午e麥qu閣at牌io答n）熱力信系統(tǒng)讓：取兆封閉尼在汽爬缸活燥塞系廁統(tǒng)中罩的工飽質(zhì)假設(shè)狀：氣缸交內(nèi)有1k暴g工質(zhì)從外功界吸懲熱q工質(zhì)筑由平斜衡態(tài)1變化牙到平眉衡態(tài)2，對外媽作功w，忽略老工質(zhì)終宏觀沉動能評，位召能的停變化21推導(dǎo)q茶–灘w痛=恨u=前u旁2葛-項(xiàng)u慣1或q胖=述w賊+犬金u對于m工質(zhì)伯，可編寫為洞：Q炮=陰扇U+蹲W對于雷微元富過程維，可染寫為倍：以上轎三式搬都可仔以稱呀為閉族口系吉統(tǒng)熱溪力學(xué)剪第一勤定律示解析炕式22意義悠：工負(fù)質(zhì)吸淋收的餃熱量a:一部懸分用除于改晃變工里質(zhì)的理內(nèi)能b:另一毫部分蒙以機(jī)廣械能齊的形股式傳離遞給續(xù)外界幫。適用膠條件間：a:可逆首過程咽，不良可逆艘過程b:理想裁氣體次，實(shí)碑際氣巖體c:工質(zhì)印初，討終態(tài)案為平吼衡狀積態(tài)23膨脹志功的渣概念在狀刷態(tài)變價化過侵程中器，由誼熱轉(zhuǎn)械化為款機(jī)械緩功的疑部分拔始終匹是q-軌△u。閉口度系統(tǒng)謹(jǐn)工質(zhì)捧所做斗的機(jī)飼械功啊也稱賴為容宮積變鮮化功起或膨疫脹功24注意能量啟方程陸中的唇熱量貞、功謠量、紗內(nèi)能宋的變透化量光都是億代數(shù)西值，皂根據(jù)作熱工最轉(zhuǎn)化疫的實(shí)訂際情監(jiān)況，甩可為屑正值態(tài)、零企、負(fù)勸值。工程柿上統(tǒng)撞一規(guī)楊定：吸熱奔為正泥、作再膨脹箏功為溪正、悼內(nèi)能鞠增加節(jié)為正放熱嬸為負(fù)字、作邪壓縮鉆功為謊負(fù)、騰內(nèi)能燭減少扁為負(fù)25