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文档简介
热力学第一定律TheFirstLawofThermodynamics热力学第一定律的本质
1909年,C.Caratheodory最后完善热一律本质:能量转换及守恒定律在热过程中的应用
18世纪初,工业革命,热效率只有1%
1842年,J.R.Mayer阐述热一律,但没有
引起重视
1840-1849年,Joule用多种实验的一致性证明热一律,于1850年发表并得到公认ConservationofenergyOneofthemostfundamentallawsofnature“Duringaninteraction,energycanchangefromoneformtoanotherbutthetotalamountofenergyremainsconstant”Energycannotbecreatedordestroyed焦耳实验1、重物下降,输入功,绝热容器内气体T
2、绝热去掉,气体T
,放出热给水,T
恢复原温。焦耳实验水温升高可测得热量,
重物下降可测得功热功当量1cal=4.1868kJ工质经历循环:Mechanicalequivalentofheat
Q=
W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热一律又可表述为“第一类永动机是不可能制成的”Perpetual–motionmachineofthefirstkind
Q=
WQPerpetual–motionmachineofthefirstkind锅炉汽轮机发电机给水泵凝汽器WnetQout电加热器热一律的推论热力学能热力学能的导出闭口系循环Internalenergy
Q=
W(
Q-
W)=0热力学能的导出对于循环1a2c1对于循环1b2c1状态参数pV12abc(
Q-
W)=0热力学能及闭口系热一律表达式定义dU=
Q-
W
热力学能U
状态函数
Q=dU+WQ=U+W闭口系热一律表达式!!!两种特例
绝功系
Q=dU
绝热系
W=-dU热力学能U的物理意义dU=
Q-
W
W
QdU代表某微元过程中系统通过边界交换的微热量与微功量两者之差值,也即系统内部能量的变化。
U代表储存于系统内部的能量
热力学能(内能)热力学能的微观组成分子动能分子位能bindingforces化学能chemicalenergy核能nuclearenergy热力学能microscopicformsofinternalenergy
移动translation转动rotation振动vibration系统总能totalenergy外部储存能macroscopicformsofenergy宏观动能kinetic
Ek=mc2/2宏观位能potential
Ep=mgz机械能系统总能E=U+Ek+Epe=u+ek+ep一般与系统同坐标,常用U,dU,u,du热力学能的说明
热力学能是状态量statepropertyU:广延参数[kJ]
u
:比参数
[kJ/kg]
热力学能总以变化量出现,热力学能零点人为定热一律的文字表达式热一律: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内部储存能量的变化-TotalenergyenteringthesystemTotalenergyleaving
thesystemChangeinthetotalenergyofthesystem=-闭口系能量方程
W
Q一般式
Q=dU+W
Q=U+W
q=du+w
q=u+w单位工质适用条件:1)任何工质2)任何过程EnergybalanceforclosedsystemPointfunction---Exactdifferentials---dPathfunction---Inexactdifferentials---
闭口系能量方程中的功功(
w)
是广义功GeneralizedWork
闭口系与外界交换的功量
q=du+w准静态容积变化功pdv拉伸功
w拉伸=-
dl表面张力功w表面张力=-
dA
w=pdv-
dl-
dA+…...准静态和可逆闭口系能量方程简单可压缩系准静态过程
w=pdv简单可压缩系可逆过程
q=Tds
q=du+pdvq=u+pdv热一律解析式之一Tds=du+pdv
Tds=u+pdv门窗紧闭房间用电冰箱降温以房间为系统
绝
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