工程热力学与传热学 第三章 热力学第一定律1234

第一节热力学第一定律的实质第二节系统的储存能量第三节系统与外界传递的能量第四节封闭系统热力学第一定律的表达式第五节开口系统热力学第一定律的表达式第六节稳定流动能量方程的应用第三章热力学第一定律热可变化功，功也可变为热；一定量的热消失时，必产生一定的功；消耗一定量的功时，必出现与之对应的一定量的热.第一类永动机不可能实现。思考题:热力学第一定律告诉我们什么？热力学第一定律的实质：能量守恒与转换定律。进入系统的能量一离开系统的能量=系统中储存能量的增量

热力学第一定律可表述为：

能量守恒与转换定律可表述如下：

第一节热力学第一定律的实质一、内部储存能—热力学能分子运动的平均动能和分子间势能称为“热力学能”第二节系统的储存能量储存能量:

内部储存能---内部状态参数决定外部储存能---外部状态参数决定

1)总内能的定义：物质具有的热力学能；单位：焦耳(J)或千焦(kJ);符号：用U表示；u=U/mkJ/kg

2)比内能的定义：单位质量热力学能（简称内能）。单位：

kJ/kg。符号：用u表示；3)关系：4)规定：系统内能增加为正值，>0，系统内能减少为负值,<0，气体工质的内能包括下面各项：1)内动能：工质内部粒子的热运动所具有的动能称为内动能它包括：分子的移动动能,转动动能,振动动能,2)内位能：分子由于相互作用力的存在而具有的能量，称为内位能。

是温度的函数.是比容的函数内能是分子动能和位能的总和，所以内能是工质的一个状态参数。二、外部储存能三、系统的总储存能外部储存能包括宏观动能Ek和重力势能Ep.1.宏观动能简称动能由系统速度决定符号：用Ek表示.2.重力势能符号：用Ep表示.简称势能由系统高度决定单位质量e=u+ek+ep简称总能由系统的热力学能.宏观动能.重力势能之和.E=U+Ek+Ep

(3-2)第三节系统与外界传递的能量封闭系统，传递的能量有两种：功和热量一．功21pv体积功：功的定义:1)功的热力学定义：力和力沿作用方向的位移的乘积整个过程中工质所做的功为每公斤工质所作的功为微元功为微元功为2)体积功：符号：用W或w表示。单位：焦耳(J)或千焦(kJ);3)规定：功源对系统用功为负值w<0

。系统对外作功为正值w>0

；由于热力学研究涉及各种形式的功，它不仅须研究在力场中移动作的功，还讨论电功、磁功、表面张力功等多种形式的功，所以功的热力学定义涵盖了功的力学定义但比力学定义更广泛。功的热力学定义与力学定义有何差异？系统对外界作的膨胀功：工质的微元膨胀功：系统本身的膨胀功：系统本身的膨胀功与系统对外界作的膨胀功之差：FfppoutdxvpAp1234dv图1封闭系统的膨胀功Ff可逆过程对外做的膨胀功：单位质量的膨胀功：

可逆过程对外做的膨胀功最大。vpFfppoutdxAp1234dv图1封闭系统的膨胀功Bc功是过程量对于mkg工质的膨胀功3)规定：热力系从外界吸热时热量为正值，热量与功一样不是状态量，而是和过程量。

1)热量：

单位：在国际单位制中，为焦耳(J)或千焦(kJ);在工程单位制中用卡(cal)或千卡(kcal)焦耳与卡的换算关系：1cal=4.1868J或1kcal=4.1868kJ

2)比热量：单位质量物体加入或放出的热量。

符号：用q

表示

单位：(J/kg)或(kJ/kg)、(cal/kg)或(kcal/kg)。符号：用Q表示;对外界放热时为负值。二、热量封闭系能量方程及应用封闭系统热力学第一定律的方程第四节封闭系统热力学第一定律的表达式微元过程热力系以上三式直接从能量守恒与转换的普遍原理得出，没有任何假定，因此它是普遍适用的。适用于：可逆和不可逆过程，任何工质。QW热源功源△u单位质量工质QW热源功源可逆过程思考题封闭系统热力学第一定律方程的意义是什么？△u封闭系统热力学第一定律方程vpB12A有一定质量的工质从状态1沿1A2到达终态2，又沿2B1回到初态1，并且1)试判断沿过程1A2工质是膨胀还是压缩，