熱力學(xué)第一定律3-熱力學(xué)能-閉口系能量方程

熱力學(xué)第一定律TheFirstLawofThermodynamics熱力學(xué)第一定律的本質(zhì)

1909年，C.Caratheodory最后完善熱一律本質(zhì)：能量轉(zhuǎn)換及守恒定律在熱過(guò)程中的應(yīng)用

18世紀(jì)初，工業(yè)革命，熱效率只有1%

1842年，J.R.Mayer闡述熱一律，但沒(méi)有

引起重視

1840-1849年，Joule用多種實(shí)驗(yàn)的一致性證明熱一律，于1850年發(fā)表并得到公認(rèn)ConservationofenergyOneofthemostfundamentallawsofnature“Duringaninteraction,energycanchangefromoneformtoanotherbutthetotalamountofenergyremainsconstant”Energycannotbecreatedordestroyed焦耳實(shí)驗(yàn)1、重物下降，輸入功，絕熱容器內(nèi)氣體T

2、絕熱去掉，氣體T

，放出熱給水，T

恢復(fù)原溫。焦耳實(shí)驗(yàn)水溫升高可測(cè)得熱量，

重物下降可測(cè)得功熱功當(dāng)量1cal=4.1868kJ工質(zhì)經(jīng)歷循環(huán):Mechanicalequivalentofheat

Q=

W閉口系循環(huán)的熱一律表達(dá)式要想得到功，必須化費(fèi)熱能或其它能量熱一律又可表述為“第一類(lèi)永動(dòng)機(jī)是不可能制成的”P(pán)erpetual–motionmachineofthefirstkind

Q=

WQPerpetual–motionmachineofthefirstkind鍋爐汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)給水泵凝汽器WnetQout電加熱器熱一律的推論熱力學(xué)能熱力學(xué)能的導(dǎo)出閉口系循環(huán)Internalenergy

Q=

W(

Q-

W)=0熱力學(xué)能的導(dǎo)出對(duì)于循環(huán)1a2c1對(duì)于循環(huán)1b2c1狀態(tài)參數(shù)pV12abc(

Q-

W)=0熱力學(xué)能及閉口系熱一律表達(dá)式定義dU=

Q-

W

熱力學(xué)能U

狀態(tài)函數(shù)

Q=dU+WQ=U+W閉口系熱一律表達(dá)式?。。煞N特例

絕功系

Q=dU

絕熱系

W=-dU熱力學(xué)能U的物理意義dU=

Q-

W

W

QdU代表某微元過(guò)程中系統(tǒng)通過(guò)邊界交換的微熱量與微功量?jī)烧咧钪?，也即系統(tǒng)內(nèi)部能量的變化。

U代表儲(chǔ)存于系統(tǒng)內(nèi)部的能量

熱力學(xué)能（內(nèi)能）熱力學(xué)能的微觀組成分子動(dòng)能分子位能bindingforces化學(xué)能chemicalenergy核能nuclearenergy熱力學(xué)能microscopicformsofinternalenergy

移動(dòng)translation轉(zhuǎn)動(dòng)rotation振動(dòng)vibration系統(tǒng)總能totalenergy外部?jī)?chǔ)存能macroscopicformsofenergy宏觀動(dòng)能kinetic

Ek=mc2/2宏觀位能potential

Ep=mgz機(jī)械能系統(tǒng)總能E=U+Ek+Epe=u+ek+ep一般與系統(tǒng)同坐標(biāo)，常用U,dU,u,du熱力學(xué)能的說(shuō)明

熱力學(xué)能是狀態(tài)量statepropertyU:廣延參數(shù)[kJ]

u

:比參數(shù)

[kJ/kg]

熱力學(xué)能總以變化量出現(xiàn)，熱力學(xué)能零點(diǎn)人為定熱一律的文字表達(dá)式熱一律:能量守恒與轉(zhuǎn)換定律=進(jìn)入系統(tǒng)的能量離開(kāi)系統(tǒng)的能量系統(tǒng)內(nèi)部?jī)?chǔ)存能量的變化-TotalenergyenteringthesystemTotalenergyleaving

thesystemChangeinthetotalenergyofthesystem=-閉口系能量方程

W

Q一般式

Q=dU+W

Q=U+W

q=du+w

q=u+w單位工質(zhì)適用條件：1）任何工質(zhì)2)任何過(guò)程EnergybalanceforclosedsystemPointfunction---Exactdifferentials---dPathfunction---Inexactdifferentials---

閉口系能量方程中的功功（

w）

是廣義功GeneralizedWork

閉口系與外界交換的功量

q=du+w準(zhǔn)靜態(tài)容積變化功pdv拉伸功

w拉伸=-

dl表面張力功w表面張力=-

dA

w=pdv-

dl-

dA+…...準(zhǔn)靜態(tài)和可逆閉口系能量方程簡(jiǎn)單可壓縮系準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程

w=pdv簡(jiǎn)單可壓縮系可逆過(guò)程

q=Tds

q=du+pdvq=u+pdv熱一律解析式之一Tds=du+pdv

Tds=u+pdv門(mén)窗緊閉房間用電冰箱降溫以房間為系統(tǒng)

絕