20xx機械熱力學第02章--第一定律(已修改)
2025-08-16 07:56 本頁面
【正文】 第二章 熱力學第一定律 the first law of thermodynamics 167。 21 熱力學第一定律的實質(zhì) 實質(zhì)： 能量守恒和轉(zhuǎn)換定律在熱現(xiàn)象中的應用。 熱力學第一定律是實踐經(jīng)驗的總結(jié)。 (不能從理論上證明 ) 第一類永動機（不消耗能量而作功）是不可能造出來的。 進入系統(tǒng)的能量 — 離開系統(tǒng)的能量 = 系統(tǒng)內(nèi)部能量的增量 一、熱力學能 （內(nèi)能）Ｕ， u (internal energy) 定義：物體內(nèi)部的能量。 微觀上，內(nèi)能包括 分子內(nèi)動能（平動、轉(zhuǎn)動、振動） 分子內(nèi)位能 化學能 核能 本課程不涉及 內(nèi)能是狀態(tài)參數(shù)，是兩個獨立狀態(tài)參數(shù)的函數(shù) u=f(p,T) 167。 22 熱力學能和總能 熱力系統(tǒng)總能 宏觀動能 宏觀位能 熱力學能 單位： J， J/kg 二 、總能量 （ total stored energy of system） 總 =內(nèi) +動 +勢 pkpkeeueEEUE??????內(nèi)部儲存能；?U21kf 2pkpE ( m c ) 。E ( m g z ) 。EE???宏觀動能宏觀位能外部儲存能，與參照系有關。總能?Egzcuem g zmcUE2f212f21?????? ；單位： J 單位： J/kg 167。 23 能量的傳遞和轉(zhuǎn)化 能量傳遞的兩種方式： 作功： 有宏觀位移 熱傳遞： 無宏觀位移 功和熱的不同點和相同點： 功和熱均為系統(tǒng)和外界通過邊界傳遞的能量，都是過程量； 功的傳遞改變宏觀運動狀態(tài)，往往有能量形態(tài)的變化； 熱的傳遞改變微觀的運動狀態(tài)。 介紹幾種功： ， 是容積變化產(chǎn)生的功； 熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能，只能通過容積變化（膨脹）功實現(xiàn)。 膨脹是熱變功的根本方式。（以后的講解可以理解） pd VW ??⊿x p， v (flow work。 flow energy)： 定義：推動工質(zhì)移動所作的功； 或：因工質(zhì)在開口系統(tǒng)中流動而傳遞的功。 ⊿x 活塞右移，工質(zhì)進入氣缸。實質(zhì)是外界壓力 p把工質(zhì)壓入氣缸，故推動功為： p， v A m pvpVxpA ???推動功作用在質(zhì)量 m上。 m被推入系統(tǒng)內(nèi)，所以推動功隨質(zhì)量m一起進入系統(tǒng)。 推動功的意義：工質(zhì) m流入系統(tǒng)帶入的功 (外界對系統(tǒng)作功 )； 工質(zhì) m流出系統(tǒng)帶出的功 (系統(tǒng)對外界作功 )。 3. 流動功 (flow work。 flow energy)： 入口 1 出口 2 )pV(VpVpW 1122f ????意義：維持開系流動，工質(zhì)所作的功； 推動功只有在工質(zhì)流動時才有， 工質(zhì)不流動時， pV 不代表推動功 出口和進口推動功之差便是流動功。 4. 技術功： 流動功膨脹功 )vpvp(ww 1122t ?????? 21 pdVWf1122 WVpVp ??式中： 維持流動工質(zhì)所作的功。 可見：技術功 = 膨脹功 流動功，它是膨脹功的一部分。 技術功的意義：是開系對外界作的功。 這是因為：工質(zhì)作功是膨脹功 W，它一部份用于維持開 系流動 Wf, 剩下的部分才是開系作的功。 故：開系作的功，不是膨脹功，而是技術功。 定義： 工質(zhì)由入口 1流動到出口 2所作的膨脹功； p V 1 2 b a c d 膨脹功：面積 12ba1； 技術功：面積 12cd1。 進一步分析： ??? ??????? 212121t V d p)pV(dpdV)pV(WW示功圖： 定義： h=u+pv ； h: 比焓 單位： J/kg H=U+pV； H：焓 單位： J 1. 焓是狀態(tài)參數(shù)。 2. 焓的物理意義：隨工質(zhì)移動而轉(zhuǎn)移的能量； 或：流動工質(zhì)攜帶的由熱力狀態(tài)決定的能量。 因為：內(nèi)能 U和 pV推動功都隨 m流動帶走。 流動工質(zhì)攜帶的總能： m g zmc21HE 2f ???工質(zhì)宏觀運動決定 167。 2
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