工程热力学幻灯片(3、4、5章)(上课)VIP专享VIP免费

1第三章热力学第一定律2第一节热力学第一定律的实质本质：能量转换及守恒定律在热过程中的应用能量既不可能创造，也不可能消灭，只能从一种形式转换成另一种形式。在转换中，能的总量不变。第一类永动机是不可能制成的。它是一种不供给能量而能永远对外作功的机器。基本能量方程式：进入系统的能量-离开系统的能量=系统储存能的变化量3分子动能（直线移动、转动、振动）（温度的函数）分子位能（内位能）（比容的函数）核能化学能内能内能是状态量。理气的内能是温度的单值函数U:广延参数[kJ]u:比参数[kJ/kg]内能总以变化量出现，内能零点人为定说明：第二节系统储存能一、内能：储存于系统内部的能量)(),(TfuvTfu理气4二、外部储存能宏观动能Ek=mc2/2宏观位能Ep=mgz机械能（需借助系统外的参考坐标）三、系统总储存能系统总能=内部储存能+外部储存能E=U+Ek+Ep=U+mc2/2+mgze=u+ek+ep=u+c2/2+gz5第三节系统与外界传递的能量一、热量二、功量1、膨胀功2、轴功：系统通过机器轴与外界传递的功三、随物质流传递的能量1、流动工质本身的能量当min进入系统时，带入了它本身的储存能：(u+c2/2+gz)inmin6WsQmoutuinuoutgzingzout212inc212outcminmout也带走了它本身的储存能：(u+c2/2+gz)outmout2、推动功当工质流动时必作流动功7pfpvdsW推=Pfds=PdVdV为m所占的容积dV=vm则1Kg工质：w推=pv注意：不是pdvv没有变化推进功的表达式：流动净功：w=p2v2-p1v18对推进功的说明1、与宏观流动有关，流动停止，推进功不存在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，是状态量4、是由外界做出，流动工质所携带的能量可理解为：由于工质的进出，外界与系统之间所传递的一种机械功，表现为流动工质进出系统所携带和所传递的一种能量9四、焓及其物理意义1、定义：焓h=u+pv[kJ/kg]H=U+pV[kJ]焓是状态参数2、物理意义：1Kg工质进入系统所带入的能量有：（u+c2/2+gz）+pv而其中仅（u+pv）取决于工质的热力状态。如果动位能可以忽略不计，则焓就是总能量103、理想气体的焓h=u+pv=u+RT理气的焓也是温度的单值函数焓（Enthalpy)的说明1、焓是状态量2、H为广延参数H=U+pV=m(u+pv)=mhh为比参数3、对流动工质，焓代表能量(内能+推进功)对静止工质，焓不代表能量4、物理意义：开口系中随工质流动而携带的、取决于热力状态的能量。11第四节闭口系统能量方程式一、闭口系统能量方程式1、闭口系统能量方程式的推导QWQ-W=EE=UQ=U+WQ=dU+W单位工质q=du+wq=u+w闭口系热一律表达式12说明：1）适用条件：任何工质任何过程2）代数式：吸热为正；作功为正3）加给系统的热量，一部分增加系统的内能，一部分作功4）对于可逆过程：q=du+pdvq=u+pdvQ=dU+pdVQ=U+pdV13二、循环过程wwduq1、正向循环向冷源放热功热向热源吸热20121021000)(qwqqqwqqqwwqTS1214正向循环的总效果：伴随着由热源吸取的热量中一部分转化为功的同时，另一部分热量放向冷源12121101qqqqqqw2、逆向循环：从冷源吸热热功向热源放热绝对值2012102100)(qwqqqwqqqwwq15121101'21202qqqwqqqqwq三、理想气体1、理想气体的内能变化量等温线又是等内能线、等焓线V12pT1T22’2’’dTcqwqudTducdTcqwqduuuuuvvvvvvvvvvvvvp/'2,12,116理气的定容比热是温度的单值函数dTcuuvv)(12TTcuv定比热2、理想气体闭口系统能量方程式q=cvdT+pdvq=cv（T2-T1）+pdvQ=mcvdT+pdVQ=mcv（T2-T1）+pdV3、混合气体的内能：等于各组成气体内能之和17iniiiniiniiinnininugummuumumumumummuUUUUUU1113322111321......18•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容积变化功、拉伸功、表面张力功•闭口系能量方程的通式若在地球上研究飞行器q=de+w=du+dek+dep+w19第五节开口系统能量方程WsQminmoutuinuoutgzing...