[物理]02热力学第二章热力学第一定律.ppt

第二章热力学第一定律 §2-1 热力学第一定律的本质 ? 1909年，C. Caratheodory最后完善热一律 闭口系循环的热一律表达式 §2-2 热一律的推论?内能 内能的导出 内能及闭口系热一律表达式 内能U 的物理意义 内能的性质 系统总能 热一律的文字表达式 §2-3 闭口系能量方程 闭口系能量方程中的功 闭口系能量方程的通式 准静态和可逆闭口系能量方程 § 2-4 开口系能量方程 推进功的引入 推进功的表达式 对推进功的说明 开口系能量方程的推导 开口系能量方程微分式 开口系能量方程微分式 焓的引入 焓（Enthalpy) 的说明 §2-5 稳定流动能量方程 稳定流动能量方程的推导 稳定流动能量方程的推导 稳定流动能量方程 单位质量工质的开口与闭口 稳流开口与闭口的能量方程 几种功的关系 准静态下的技术功 技术功在示功图上的表示 机械能守恒 § 2-6 稳定流动能量方程应用举例 例1：透平(Turbine)机械 透平(Turbine)机械 例2：压缩机械 压缩机械 例3：换热设备 换热设备 例4：绝热节流 绝热节流 例5：喷管和扩压管 喷管和扩压管 第二章 小结 第二章 小结 第二章 小结 第二章 小结 第二章 小结 第二章 小结 第二章 小结 第二章 小结 第二章 小结 准静态 准静态 热一律解析式之一 热一律解析式之二 对于流体流过管道， 压力能 动能 位能 机械能守恒 柏努利方程 热力学问题经常可忽略动、位能变化 例：c1 = 1 m/s c2 = 30 m/s (c22 - c12) / 2 = 0.449 kJ/ kg z1 = 0 m z2 = 30 m g ( z2 - z1) = 0.3 kJ/kg 1bar下, 0 oC水的 h1 = 84 kJ/kg 100 oC水蒸气的 h2 = 2676 kJ/kg 火力发电 核电 飞机发动机 轮船发动机 移动电站 燃气轮机 蒸汽轮机 1) 体积不大 2）流量大 3）保温层 q ? 0 ws = -△h = h1 - h20 输出的轴功是靠焓降转变的 火力发电 核电 飞机发动机 轮船发动机 移动电站 压气机 水泵 制冷 空调 压缩机 1) 体积不大 2）流量大 3）保温层 q ? 0 ws = -△h = h1 - h20 输入的轴功转变为焓升 火力发电： 锅炉、凝汽器 核电： 热交换器、凝汽器 制冷 空调 蒸发器、冷凝器 热流体放热量： 没有作功部件 冷流体吸热量： 焓变 管道阀门 制冷 空调 膨胀阀、毛细管 绝热节流过程，前后h不变，但h不是处处相等 h1 h2 没有作功部件 绝热 火力发电 蒸汽轮机静叶 核电 飞机发动机 轮船发动机 移动电站 压气机静叶 喷管目的： 压力降低，速度提高 扩压管目的： 动能与焓变相互转换 速度降低，压力升高 动能参与转换，不能忽略 1、本质：能量守恒与转换定律 进 - 出 = 内能增量 通用式 2、热一律表达式： 稳流： dEcv / ?? = 0 通用式 闭口系： ? 通用式 ? 通用式 循环 dEcv = 0 out = in * 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1950年发表并得到公认 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” 内能的导出 闭口系循环 对于循环1a2c1 对于循环1b2c1 状态参数 p V 1 2 a b c 定义 dU = ? Q - ? W 内能U 状态函数 ?Q = dU + ?W Q = ? 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 dU = ? Q - ? W ? W ? Q dU 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