01熱力學第一定律

101熱力學第一定律2熱力學第一定律在任何發(fā)生熱能與機械能相互轉換的熱力過程中，轉換前后的能量是守恒的，既不能創(chuàng)造也不能消失，能量總和是不變得。熱力過程是指熱力系統(tǒng)從一個狀態(tài)向另一個狀態(tài)變化時所經歷的全部狀態(tài)的總和。如果系統(tǒng)與外界存在不平衡勢差，那么系統(tǒng)工質的熱力狀態(tài)必將發(fā)生變化，于是就產生了熱力過程，當不平衡勢差消失，那么過程停止，系統(tǒng)恢復平衡狀態(tài)。3過程A→B可以沿原路返回〔B→A〕，熱源、工質、熱機等全部回到各自的初態(tài)，沒有留下任何影響和變化，這樣的過程稱可逆過程?？赡孢^程的條件：過程沒有勢差，過程沒有耗散效應。熱力系統(tǒng)從一個平衡狀態(tài)經歷一系列平衡的中間狀態(tài)過渡到另一個平衡狀態(tài)，這樣的過程稱靜態(tài)過程。4可逆過程與靜態(tài)過程的關系1.可逆過程=靜態(tài)過程+沒有耗散效應2.靜態(tài)過程描述系統(tǒng)內部平衡，可逆過程描述系統(tǒng)內部及系統(tǒng)與外界作用的總效果。3.一切實際過程都是不可逆過程。4.可逆過程可用狀態(tài)參數圖上實線表示。5包括內能和外部儲存能內能分為分子動能和內位能。理想氣體不考慮內位能。外部儲存能包括宏觀動能和重力位能。宏觀動能Ed=mc2/2重力位能Es=mgz系統(tǒng)儲存能6系統(tǒng)的總儲存能E=Ed+Es+U=mc2/2+mgz+U單位質量的物體總儲存能e=u+c2/2+gz系統(tǒng)與外界能量交換方式有功量和熱量。7功量是指熱力系統(tǒng)通過邊界傳遞的能量，其全部效果可表現(xiàn)為舉起重物。膨脹功，壓縮功，體積功

8熱量是指由于溫差存在而通過邊界傳遞的能量。是兩物體通過微觀的分子運動發(fā)生相互作用而傳遞的能量。

傳熱與否的標志用狀態(tài)參數熵s表示。

9功量與熱量的異同：1.都是通過邊界傳遞的能量；2.都是過程量；3.功傳遞由壓力差推動，比體積變化是作功標志；熱量傳遞由溫度差推動，比熵變化是傳熱的標志；4.功量是物系間通過宏觀運動發(fā)生相互作用傳遞的能量；熱量是物系間通過紊亂的微粒運動發(fā)生相互作用而傳遞的能量。10隨物質流動傳遞的能量流開工質本身具有的儲存能，隨工質流進或流出控制體。

E＝u＋mc2/2+mgz流動功是為推開工質通過控制體界面而傳遞的機械功。流動功是一種特殊的功，數值取決于控制體進出口界面工質的熱力狀態(tài)。111kg工質其總能量應包括內能，動能，位能和流動功四局部。e=u+c2/2+gz+pv其中u+pv取決于工質的熱力狀態(tài)，用h新參數來表達u+pv之和h=u+pv,就可以將方程式表述為熱力學第一定律標準方程式e=h+c2/2+gz或E=H+c2/2+gz12對于理想氣體，方程式可以簡化為h=u+pv=u+RT=f(T)說明理想氣體的焓值與內能一樣，也是溫度的單值函數?；蛘哒f在開口系統(tǒng)中，焓是內能和流動功之和。即焓代表隨流開工質傳遞的總能量，因為在閉口系統(tǒng)中，沒有物質交換，所以不代表流動功。焓只是一個復合的狀態(tài)參數。13封閉系統(tǒng)能量方程封閉系統(tǒng)〔或閉口系統(tǒng)〕與外界不發(fā)生物質交換，但可以進行動量和熱量兩種交換方式。q=Δu+w或Q=ΔU+Wq＝0時表示內能沒變化q＜0為負時說明內能減少，對外放熱和對系統(tǒng)作功q＞0為正時說明系統(tǒng)對外作功14開口系統(tǒng)能量方程開口系統(tǒng)中，其質量變化也應符合連續(xù)流動的質量守恒定律，能量變化應符合熱力學第一定律。于是下式成立進入控制體的質量﹣離開控制體的質量=控制體中質量的增量進入控制體的能量﹣控制體輸出的能量=控制體中儲存能的增量對于封閉系統(tǒng)，位能動能變化不大可以忽略簡化為與熱力學第一定律根本公式表達一樣15開口系統(tǒng)穩(wěn)定流動方程開口系統(tǒng)任何流動形式能量普遍關系式的微元形式：稱為技術功，表示技術上可資利用的功。16開口系統(tǒng)穩(wěn)定流動方程1〕第一定律兩解析式可相互導出，但只有在開系中能量方程才用焓。2〕通過膨脹，由熱能轉化為功，對1kg工質而言，有：對微元過程而言，有：17例133，膨脹過程中氣體熱力學能增加了40kcal，試求空氣所做的膨脹功及膨脹過程中所需要的熱量〔1kcal=4.1868kJ〕。18解：p1=1Mpa，v1=0.35m3，p2=p1(定壓)，v2=.15m3，U=U2–U1=40kcal。因為壓力一定，所以膨脹功為

=1×10633)=800kJ膨脹過程中所需熱量為Q=U2–U1+W19理想氣體狀態(tài)方程式

理想氣體是指氣體的分子本身不具有體積，分子間也沒有作用力。理想氣體是實際氣體在低壓高溫時的抽象。20

定壓過程：n=0，斜率定容過程：n=，斜率定溫過程：n=1，斜率

等熵過程：n=k，斜率

四種根本熱力過程21

定壓過程：n=0，斜率定容過程：n=