第2课热力学第一定律VIP免费

热力学第零定律，确定了态函数——温度。热力学第一定律，确定了态函数——内能和焓。根据热力学第二定律，也可以确定一个新的态函数——熵。可以用熵来对第二定律作定量的表述。热力学第三定律通常表述为绝对零度时，所有纯物质的完美晶体的熵值为零。或者绝对零度（T=0K）不可达到。第二课热力学第一定律热力学第一定律闭口系统开口系统稳定流动不稳定流动热一律: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储存能量的变化-热力学第一定律的实质定律指出“一切物质都具有能量。能量既不可能创造，也不能消灭，它只能在一定的条件下从一种形式转变为另一种形式。而在转换中，能量的总量恒定不变”焦耳实验水温升高可测得热量，重物下降可测得功工质经历循环:WQ闭口系循环的热一律表达式要想得到功，必须化费热能或其它能量第一类永动机:不花费能量而产生动力的机器热一律又可表述为“第一类永动机是不可能制成的”WQ1212()()abQWQW积分结果与路径无关，因此被积函数必定是某个态函数的全微分。定义态函数U为热力学能（内能）。WQdUmgzmc21UE2f系统的总储存能内部储存能(微观)外部储存能(宏观)闭口系热力学第一定律=进入系统的能量离开系统的能量系统储存能量的变化-QW)mgzmc21U(E2f00闭口系热一律：Q=△U+WQ=dU+W适用条件：1）任何工质2）任何过程例：某封闭的刚性容器盛有一定量的空气。初态时热力学能为800kJ,由于容器壁导热向外散热500kJ，容器上装有一搅拌器，通过搅拌器轴的旋转输入能量能量100kJ。(1)试问此时容器内的热力学能为多少？(2)若为了维持容器内空气的热力学能恒定不变，搅拌器应该输入多少轴功？Ws=-100kJQ=500kJU1=800kJU2=?解:(1)Q=△U+W=(U2-U1)+W-500=U2-800+(-100)U2=400kJ(2)由于U2=U1=800kJQ=(U2-U1)+W-500=(800-800)+WWs=-500kJ热力系能储存能E迁移能内部储存能U外部储存能功量热量体积功：通过体积改变与外界交换的功。轴功Ws：通过叶轮机械的轴端与外界交换的能量。流动功Wf：开口系热力系与外界交换质量，工质流入、流出热力系时传递的功。技术功Wt宏观动能：Ek=mc2/2宏观位能：Ep=mgz微观动能微观位能系统储存能的增加等于传入系统的净能量，也就是能量既不能创造也不能消失，只能从一种形式转换为另一种形式。（2.1.3)对于有些系统，系统热量的传递或各种功的传递效应是非耦合的，其每一种作用只引起系统一种形式能量的变化。※※※例如：一个质量为，比热容为的刚性物体的温度为，速度为，高度为。通过加热和无摩擦做功使其状态变化到（），这样有，，。热量的传递只引起物体温度的变化，不引起平动动能和重力势能的变化。所以，与非耦合作用相关的的储存能是独立的，不同类型的储存能可以直接叠加。P22表2.2.1列出了几种典型非耦合工的作用方式和相应的储存能形式。与外界相互作用诸如重力、宏观运动、电磁和变形等无关的储存能称为热力学能（内能）。非耦合热力系统与外界热或功的交换会引起系统热力性质的变化。这种作用是相互关联、彼此耦合的。例如：热量的传递或功的传递都可以引起静流体系统温度的变化；同样，通过功的传递或热量的传递也可引起系统压力的变化。耦合稳定流动能量方程式开口系的能量稳定流动能量分析:系统与外界的功量和热量交换不随时间改变,系统内各处流体的热力状态和流动情况也不随时间变化。不稳定流动能量分析1）开口系进、出口截面的参数不随时间变化；2）热力系与外界交换能量时不随时间变化；3）热力系与外界的质量交换不随时间变化，进口的质量流量等于出口的质量流量。稳定流动系统是指热力系内各点参数不随时间变化的系统。特征：①进出口工质状态不变；②进出口工质流量相等；③与外界交换能量不变。2-7稳定流动能量方程式)gz2ch(q)]gz2cvpu[(q121f1121f111进入系统的能量-离开系统的能量=系统储存能量的变化Wnetqminmoutu1uoutgz1gz2212inc212outc1）进入系统的能量：热量+工质携进热力系的能量2）离开系统的能量：功量+工质携出热力系的能量3）由于开口系统是稳定流动,热力系统储存能量不随时...