热力学第二章 第一定律VIP免费

第二章热力学第一定律TheFirstLawofThermodynamics§2-1热力学第一定律的本质1909年，C.Caratheodory最后完善热一律本质：能量转换及守恒定律在热过程中的应用18世纪初，工业革命，热效率只有1%1842年，J.R.Mayer阐述热一律，但没有引起重视1840-1849年，Joule用多种实验的一致性证明热一律，于1850年发表并得到公认焦耳实验1、重物下降，输入功，绝热容器内气体T2、绝热去掉，气体T，放出热给水，T恢复原温。焦耳实验水温升高可测得热量，重物下降可测得功热功当量1cal=4.1868kJ工质经历循环:WQMechanicalequivalentofheat闭口系循环的热一律表达式要想得到功，必须花费热能或其它能量热一律又可表述为“第一类永动机是不可能制成的”WQPerpetual–motionmachineofthefirstkindQPerpetual–motionmachineofthefirstkind锅炉汽轮机发电机给水泵凝汽器WnetQout电加热器§2-2热一律的推论内能内能的导出闭口系循环0QWQWInternalenergy内能的导出对于循环1a2c11221()()0acQWQW对于循环1b2c11221()()0bcQWQW1212()()abQWQW0QW状态参数pV12abc内能及闭口系热一律表达式定义dU=Q-W内能U状态函数Q=dU+WQ=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内能U的物理意义dU=Q-WWQdU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。U代表储存于系统内部的能量内储存能（内能、热力学能）内能的组成分子动能分子位能bindingforces化学能chemicalenergy核能nuclearenergy内能microscopicformsofenergy移动translation转动rotation振动vibration系统总能totalenergy外部储存能macroscopicformsofenergy宏观动能kineticEk=mc2/2宏观位能potentialEp=mgz机械能系统总能E=U+Ek+Epe=u+ek+ep一般与系统同坐标，常用U,dU,u,du内能的说明内能是状态量statepropertyU:广延参数[kJ]u:比参数[kJ/kg]内能总以变化量出现，内能零点人为定热一律的文字表达式热一律:能量守恒与转换定律=进入系统的能量离开系统的能量系统内部储存能量的变化-TotalenergyenteringthesystemTotalenergyleavingthesystemChangeinthetotalenergyofthesystem=-能量的传递和转化一、能量传递的两种方式■作功作功的说明“作功”是系统与外界间的一种相互作用，是越过系统边界的能量交换。功是指作功过程中在传递着的能量的总称，过程一旦结束就再无所谓功。机械能与机械功、电能与电功等同吗？系统是否作功应以过程在外界所引起的效果来判断，而不应从系统的内部去寻找依据，对系统的内部来说无所谓“功”。功是有序能量传递。过程功：按照系统在热力过程中的状态变化而应该作出的功。系统的过程功中通常可以区分为有用功和无用功的两个部分。对大气所作的任何功是无用的，克服摩擦所作的功都转变为热量，因而也是无用的。像设备从转轴上传出的轴功，提升重物所作的机械功，以及工质本身的宏观动能和重力位能的增加（可以利用相关机械设备进一步使之转变为轴功等机械功）都属于系统所作的有用功。有用功：技术上有用的，可以输给功源的功。功源：一种可以向热力系作功或从热力系统接受功的外界物体或装置。■传热系统与外界之间的另一种相互作用，是系统与外界之间依靠温差进行的一种能量传递现象，所传递的能量称为热量。•热能和热量不是同一个概念•温差虽然是传热过程的推动势差，但是系统温度的变化与传热并无必然的联系。•热能是微观粒子无序紊乱运动的能量•热量符号规定：系统从外界吸热为正；向外界放热为负§2-3闭口系能量方程WQ一般式Q=dU+WQ=U+Wq=du+wq=u+w单位工质适用条件：1）任何工质2)任何过程EnergybalanceforclosedsystemPointfunction---Exactdifferentials---dPathfunction---Inexactdifferentials---闭口系能量方程中的功功（w）是广义功闭口系与外界交换的功量q=du+w准静态容积变化功pdv拉伸功w拉伸=-dl表面张...