01熱力學(xué)第一定律

101熱力學(xué)第一定律2熱力學(xué)第一定律在任何發(fā)生熱能與機(jī)械能相互轉(zhuǎn)換的熱力過(guò)程中，轉(zhuǎn)換前后的能量是守恒的，既不能創(chuàng)造也不能消失，能量總和是不變得。熱力過(guò)程是指熱力系統(tǒng)從一個(gè)狀態(tài)向另一個(gè)狀態(tài)變化時(shí)所經(jīng)歷的全部狀態(tài)的總和。如果系統(tǒng)與外界存在不平衡勢(shì)差，那么系統(tǒng)工質(zhì)的熱力狀態(tài)必將發(fā)生變化，于是就產(chǎn)生了熱力過(guò)程，當(dāng)不平衡勢(shì)差消失，那么過(guò)程停止，系統(tǒng)恢復(fù)平衡狀態(tài)。3過(guò)程A→B可以沿原路返回〔B→A〕，熱源、工質(zhì)、熱機(jī)等全部回到各自的初態(tài)，沒有留下任何影響和變化，這樣的過(guò)程稱可逆過(guò)程?？赡孢^(guò)程的條件：過(guò)程沒有勢(shì)差，過(guò)程沒有耗散效應(yīng)。熱力系統(tǒng)從一個(gè)平衡狀態(tài)經(jīng)歷一系列平衡的中間狀態(tài)過(guò)渡到另一個(gè)平衡狀態(tài)，這樣的過(guò)程稱靜態(tài)過(guò)程。4可逆過(guò)程與靜態(tài)過(guò)程的關(guān)系1.可逆過(guò)程=靜態(tài)過(guò)程+沒有耗散效應(yīng)2.靜態(tài)過(guò)程描述系統(tǒng)內(nèi)部平衡，可逆過(guò)程描述系統(tǒng)內(nèi)部及系統(tǒng)與外界作用的總效果。3.一切實(shí)際過(guò)程都是不可逆過(guò)程。4.可逆過(guò)程可用狀態(tài)參數(shù)圖上實(shí)線表示。5包括內(nèi)能和外部?jī)?chǔ)存能內(nèi)能分為分子動(dòng)能和內(nèi)位能。理想氣體不考慮內(nèi)位能。外部?jī)?chǔ)存能包括宏觀動(dòng)能和重力位能。宏觀動(dòng)能Ed=mc2/2重力位能Es=mgz系統(tǒng)儲(chǔ)存能6系統(tǒng)的總儲(chǔ)存能E=Ed+Es+U=mc2/2+mgz+U單位質(zhì)量的物體總儲(chǔ)存能e=u+c2/2+gz系統(tǒng)與外界能量交換方式有功量和熱量。7功量是指熱力系統(tǒng)通過(guò)邊界傳遞的能量，其全部效果可表現(xiàn)為舉起重物。膨脹功，壓縮功，體積功

8熱量是指由于溫差存在而通過(guò)邊界傳遞的能量。是兩物體通過(guò)微觀的分子運(yùn)動(dòng)發(fā)生相互作用而傳遞的能量。

傳熱與否的標(biāo)志用狀態(tài)參數(shù)熵s表示。

9功量與熱量的異同：1.都是通過(guò)邊界傳遞的能量；2.都是過(guò)程量；3.功傳遞由壓力差推動(dòng)，比體積變化是作功標(biāo)志；熱量傳遞由溫度差推動(dòng)，比熵變化是傳熱的標(biāo)志；4.功量是物系間通過(guò)宏觀運(yùn)動(dòng)發(fā)生相互作用傳遞的能量；熱量是物系間通過(guò)紊亂的微粒運(yùn)動(dòng)發(fā)生相互作用而傳遞的能量。10隨物質(zhì)流動(dòng)傳遞的能量流開工質(zhì)本身具有的儲(chǔ)存能，隨工質(zhì)流進(jìn)或流出控制體。

E＝u＋mc2/2+mgz流動(dòng)功是為推開工質(zhì)通過(guò)控制體界面而傳遞的機(jī)械功。流動(dòng)功是一種特殊的功，數(shù)值取決于控制體進(jìn)出口界面工質(zhì)的熱力狀態(tài)。111kg工質(zhì)其總能量應(yīng)包括內(nèi)能，動(dòng)能，位能和流動(dòng)功四局部。e=u+c2/2+gz+pv其中u+pv取決于工質(zhì)的熱力狀態(tài)，用h新參數(shù)來(lái)表達(dá)u+pv之和h=u+pv,就可以將方程式表述為熱力學(xué)第一定律標(biāo)準(zhǔn)方程式e=h+c2/2+gz或E=H+c2/2+gz12對(duì)于理想氣體，方程式可以簡(jiǎn)化為h=u+pv=u+RT=f(T)說(shuō)明理想氣體的焓值與內(nèi)能一樣，也是溫度的單值函數(shù)。或者說(shuō)在開口系統(tǒng)中，焓是內(nèi)能和流動(dòng)功之和。即焓代表隨流開工質(zhì)傳遞的總能量，因?yàn)樵陂]口系統(tǒng)中，沒有物質(zhì)交換，所以不代表流動(dòng)功。焓只是一個(gè)復(fù)合的狀態(tài)參數(shù)。13封閉系統(tǒng)能量方程封閉系統(tǒng)〔或閉口系統(tǒng)〕與外界不發(fā)生物質(zhì)交換，但可以進(jìn)行動(dòng)量和熱量?jī)煞N交換方式。q=Δu+w或Q=ΔU+Wq＝0時(shí)表示內(nèi)能沒變化q＜0為負(fù)時(shí)說(shuō)明內(nèi)能減少，對(duì)外放熱和對(duì)系統(tǒng)作功q＞0為正時(shí)說(shuō)明系統(tǒng)對(duì)外作功14開口系統(tǒng)能量方程開口系統(tǒng)中，其質(zhì)量變化也應(yīng)符合連續(xù)流動(dòng)的質(zhì)量守恒定律，能量變化應(yīng)符合熱力學(xué)第一定律。于是下式成立進(jìn)入控制體的質(zhì)量﹣離開控制體的質(zhì)量=控制體中質(zhì)量的增量進(jìn)入控制體的能量﹣控制體輸出的能量=控制體中儲(chǔ)存能的增量對(duì)于封閉系統(tǒng)，位能動(dòng)能變化不大可以忽略簡(jiǎn)化為與熱力學(xué)第一定律根本公式表達(dá)一樣15開口系統(tǒng)穩(wěn)定流動(dòng)方程開口系統(tǒng)任何流動(dòng)形式能量普遍關(guān)系式的微元形式：稱為技術(shù)功，表示技術(shù)上可資利用的功。16開口系統(tǒng)穩(wěn)定流動(dòng)方程1〕第一定律兩解析式可相互導(dǎo)出，但只有在開系中能量方程才用焓。2〕通過(guò)膨脹，由熱能轉(zhuǎn)化為功，對(duì)1kg工質(zhì)而言，有：對(duì)微元過(guò)程而言，有：17例133，膨脹過(guò)程中氣體熱力學(xué)能增加了40kcal，試求空氣所做的膨脹功及膨脹過(guò)程中所需要的熱量〔1kcal=4.1868kJ〕。18解：p1=1Mpa，v1=0.35m3，p2=p1(定壓)，v2=.15m3，U=U2–U1=40kcal。因?yàn)閴毫σ欢ǎ耘蛎浌?/p>

=1×10633)=800kJ膨脹過(guò)程中所需熱量為Q=U2–U1+W19理想氣體狀態(tài)方程式

理想氣體是指氣體的分子本身不具有體積，分子間也沒有作用力。理想氣體是實(shí)際氣體在低壓高溫時(shí)的抽象。20

定壓過(guò)程：n=0，斜率定容過(guò)程：n=，斜率定溫過(guò)程：n=1，斜率

等熵過(guò)程：n=k，斜率

四種根本熱力過(guò)程21

定壓過(guò)程：n=0，斜率定容過(guò)程：n=