1-1热力学第一定律.ppt

1、第一章热力学第一定律、热力学第一定律、基本概念、气体的热性质、热过程、热循环、系统、状参、平衡、可逆、过程、循环、热的一定律QW、热机、冷冻机、热二定律、s、Ex、相关书第一章和第三章内容(1)蒸汽动力装置，(1)热系统，外界：系统以外的所有物质，2，系统，外界和边界，边界(界面):系统和外界的边界，系统和外界的作用都是边界，热系统选择的人为性，、 在交换工作的同时交换热量、边界特性、真相、虚构、固定、活动、热系统分类、系统与外界的关系区分：有无传质开口系闭口系、有无传热非绝热系绝热系Isolated system、闭口系、Adiabatic system，1开口系(1)热系统，非孤立关系外界

2、孤立系，1 2闭口系，1 2 3绝热闭口系，1 2 3 4孤立系，热单元系，相状态，多相，单相，简单可压缩系统，最重要的系统是热和准静态的容积变化功，容积变化功，压缩功膨胀功，简单可压缩系统2 .状态残奥仪表的积分特征：状态残奥仪表的变化量与路径无关，只与初始状态有关；3 .状态残奥仪表的微分特征：全微分、状态残奥仪表的积分特征、状态残奥仪表的变化量与路径无关，只与初始状态有关。 数学上的：点函数、状态函数、1、2、a、b、例如温度变化、峰高度变化、状态残奥仪表的微分特征是z=z (x，y )、dz全部为的广义残奥仪表：关于物质的量的残奥仪表的附加特性，例如质量m、容积v、内能量u、焓内能量、

3、比焓、比熵、单位：/kg /kMol具有强度残奥仪的性质，强度残奥仪和广义mol、压力p、温度t、比容v (易测量)、1-2基本状态残奥仪、1-2基本状态残奥仪、(1)压力p (1)压力的定义：单P -气体分子每单位面积作用的绝对压力n=N/V -分子浓度； n体积v的容器中的分子总数mw2/2分子并进运动的平均动能。1-2基本状态残奥表、(1)压力p (2)与温度的关系、p、t从不同的方向对系统特性进行了系统描述，两者之间必然存在一些关系，该公式是理想的气体状态方程式的来源。1-2基本状态残奥节表、(1)压力p (3)单位：物理中压力、单位： Pa、N/m2、常用单位units:1 kpa=

4、103 pa1bar=105 pa1MP a=106 pa1ATM=760 mmhg=1. 013105 pa1mmhg=。 绝对压力和环境压力的相对值相对压力，(4)绝对压力和相对压力，模式图，p pb，表压力pe，p pb，真空度pv，pb，pe，p物理大气压1atm=760mmHg，h不发生大变化时，常数，1mmHg=gh=133.322Pa (h )、测力计、高精度测量：活塞压力修正、工业或一般科研测量：压力传感器，传统：冷热程度的测量。 感觉，热传导，热容量，温度t的一般定义，微观：测定分子的平均动能的t0.5MW 2，1 ) t气体的热力学温度，绝对温度。 0.5mw 2总0，T

5、0，分子平移运动的平均动能。 3) w分子平移运动的均方根速度。 2) m分子的平均质量。 温度t的一般定义，微观：分子的平均动能的测定值0.5mw 2，1 )与t，0.5 MW 2不同，如碳固体和碳蒸气，2) 0.5mw 2的总0，t 0，1951年核磁共振法在氟化锂晶体的实验中发现了负的开尔文温度，3温度的热力学定义热力学第零定律(R.W. Fowler in 1931 )是指，如果两个系统分别与第三系统处于热平衡，则两个系统必定处于热平衡。 温度测定的理论基础b温度修正为什么被称为热力学第零法则，热力学第零法则1931年t热力学第一法则18401850年e热力学第二法则18541855年

6、s热力学第三法则1906年s基准、温度的热力学定义、处于相同热平衡状态的各热系统，必定有宏观特征相同， 具有用于描述该宏观特征的物理量，温度是决定某个系统是否与其他系统处于热平衡的物理量、测温装置、温度校正、物质(水银、铂电阻)、特性(体积膨胀、电阻值)、基准点、刻度、温标、温标、热力学温标(。 华氏温度(German，G. Fahrenheit，1686-1736 )，朗肯温度(W. Rankine，) 273.15，-17.8，0，-273.15，212，671.67，37.8 559.67热电偶热阻辐射温度校正铂电阻温度校正激光全息干涉校正CARS (相干反斯托克斯拉曼分光)法、1-3基

7、本状态残奥计、(3)比容积v、m3/kg、工学凝聚的稀疏密度、物理常用密度、kg/m3、1-3基本状态残奥计Pa单位的绝对压力作业，p 17，1-1，1-2，1-4，1-4平衡状态，1，定义：在不受外界影响的条件下(重力场除外)，如果系统的状态参数不随时间变化，则该系统处于平衡状态。、Many types of Equilibrium、1、热平衡3360 ifthetemperatureisthesamethroughouttheentire、温度差、热不平衡电位、manytypesofequilibibs 2， 力平衡： ifthereisnochangeinpressureatanypoi

8、ntofthesystemwithtimethevariationofpressureasaresultofgravityinmosthermodynam llandusuallydisregarded，差压，力不平衡电势，Many types of Equilibrium，3 .平衡3360 whenthemassofeachphasereachesanequilibriumlevelands 4 .化学平衡： ifitschemicalcompositiondoesnotchangewithtime.thatis，no chemical reactions occur .1-4平衡状态，

9、温差热不平衡势差压力不平衡势相变相不平衡势化学反应不平衡势，平衡的本质：不存在不平衡势，平衡与稳定：残奥仪不随时间变化，稳定，但不平衡势差，排除外界影响， 状态变化的稳定不一定平衡，但平衡必定稳定，平衡和均匀，平衡：时间上均匀：空间上，平衡不一定均匀，单相平衡状态必定均匀，为什么要引入平衡概念？ 系统平衡的话，可以用正确的一组残奥表(压力、温度)来记述，平衡状态是死状态，如何记述能量交换、能量交换、状态变化、平衡破坏，1-5状态方程式、图表、平衡状态是一系列的状态残奥表不平衡势差相互独立，独立残奥仪表数N=不平衡势差数=能量转换方式的数=各功的方式热量=n 1，n容积变化功、电学功、拉伸功、表

10、面张力功等，能够简单地压缩系统的独立变量，能够压缩系统2， 只交换热和一个准静态容积变化功，状态方程，简单可压缩的系统： N=2，状态方程的基本状态残奥计(p，v，t )的关系，状态方程的具体形式，理想气体的状态方程，实际的工程状态方程是什么？ 什么？ 取决于工程学性质，例如，R134a的二维里式状态方程，坐标图diagram，简单可压缩系统N=2，平面坐标图，p、v、1 )系统的任何平衡状态都是坐标图，2 )可以表示在任何重叠线上的平衡状态，状态不变的能量变换不能简单说明，在热力学上导入准静态(准平衡)过程，一般的过程，p1=p0重量物、p、t、p0、p1=p0重量物、p、t、p0、T1=T0，重量物如果是无限多层，一次可以是无限薄的一层、p、v、1、2 疑问：理论上准静态无限慢，工程上应如何处理，准静态过程的工程条件，破坏平衡所需的时间(外部作用时间)，恢复平衡所需的时间(缓和时间)，恢复新平衡所需的时间，准静态过程的工程应用，例如活塞式内燃机2000 分曲柄2冲程/转，0.15m/m压力波的恢复平衡速度(音速) 350 m/s，破坏平衡所需的时间(外部作用时间)，恢复平衡所需的时间(缓和时间)，一般的工序过程可以认为是准静态过程，具体的工序问题进行具体分析。突然慢，准静态的过程的容积变化工作、p、p外、f、初期： pA=p外、a、如