第二章热力学第一定律 §2-1  热力学第一定律的实质 ?   1909年，C. Caratheodory最后完善热一律 焦耳实验 焦耳实验 闭口系循环的热一律表达式 Perpetual –motion machine of the first kind §2-2  热一律的推论?热力学能 热力学能的导出 热力学能及闭口系热一律 热力学能U 的物理意义 热力学能的微观组成 系统总能 total energy 热力学能的说明 热一律的文字表达式 §2-3  闭口系能量方程 准静态和可逆闭口系能量方程 门窗紧闭房间用电冰箱降温 门窗紧闭房间用空调降温 § 2-4   开口系能量方程 开口系能量方程的推导 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Enthalpy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 技术功 Technical work 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 对功的小结 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 Compressor 压缩机械 例3：换热设备Heat Exchangers 换热设备 例4：绝热节流Throttling Valves 绝热节流 例5：喷管和扩压管 喷管和扩压管 第二章  小结 Summary 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  讨论课 Discussion 第二章  讨论课 第二章   讨论课 充气问题与取系统 四种可取系统 1)取储气罐为系统(开口系) 1)取储气罐为系统(开口系) 四种可取系统 2） 2）取最终罐中气体为系统(闭口系) 四种可取系统3) 3）取将进入储气罐的气体为系统(闭口系) 四种可取系统 4) 4）取储气罐原有气体为系统(闭口系) 4）取储气罐原有气体为系统(闭口系) 四种可取系统 利用热一律的文字表达式 结果说明 充气终温的计算 影响终温T’的因素 T’的表达式 T’的表达式分析 T’的表达式分析 T’的表达式分析 取系统问题之二 解1:取储气罐为系统（开口） 解1:取储气罐为系统（开口） 解2：取气体为系统（闭口） 解3：取储气罐和汽机为系统（开口） 其它功例 解1：由弹簧功求He作功量 解2：由He参数求作功量 第二章  完End of Chapter Two 第二章  作业 储气罐原有气体m0,u0 输气管状态不变，h 经?时间充气，关阀 储气罐中气体m 求：储气罐中气体热力学能u’         忽略动、位能变化，且管路、储气罐、阀门均绝热 m0,u0 h 1）取储气罐为系统 开口系 2）取最终罐中气体为系统 闭口系 3）取将进入储气罐的气体为系统 m0,u0 h 闭口系 4）取储气罐原有气体为系统 闭口系 忽略动位能变化 h 绝热 无作功部件 无离开气体 经?时间充气，积分概念 h h是常数 1）取储气罐为系统 开口系 2）取最终罐中气体为系统 闭口系 3）取将进入储气罐的气体为系统 m0,u0 h 闭口系 4）取储气罐原有气体为系统 闭口系 h m0 m-m0 绝热 m-m0 1）取储气罐为系统 开口系 2）取最终罐中气体为系统 闭口系 3）取将进入储气罐的气体为系统 m0,u0 h 闭口系 4）取储气罐原有气体为系统 闭口系 m0 h m-m0 m0与m-m0有温差传热Q1 m-m0对m0作功W1 ? ? m-m0 1）取储气罐为系统 开口系 2）取最终罐中气体为系统 闭口系 3）取将进入储气罐的气体为系统 m0,u0 h 闭口系 4）取储气罐原有气体为系统 闭口系 m0 h m-m0 m0与m-m0有温差传热Q1’ m0对m-m0作功W1’ ? ? m0 h m-m0 1）取储气罐为系统 开口系 2）取最终罐中气体为系统 闭口系 3）取将进入储气罐的气体为系统 m0,u0 h 闭口系 4）取储气罐原有气体为系统 闭口系 √ √ 进 － 出 ＝ 热力学能变化 h 热力学能变化： 取储气罐为系统(开口系) 进： 出： m0,u0 1）取系统不同，         考虑的角度不同 开口系反映为质量携带焓 2）若m0＝0， m0,u0 h 闭口系反映作功 已知：理想气体 求：储气罐中气体终温 m0=0 h t =15℃ 说明T’与哪些因素有关？ m0,u0,p0,T0 h,p,T m,u’,p’,T’ 已知：理想气体 m0,u0,p0,T0 h,p,T m,u’,p’,T’ m0,u0,p0,T0 h,p,T m,u’,p’,T’ 1） T’与p无关 理想气体 h=f(T) 2） T’与T有关 T h T’ m0,u0,p0,T0 h,p,T T0 m,u’,p’,T’ 3） T’与T0有关 T0 T’ m0 m-m0 带入能量 m0,u0,p0,T0 h,p,T T0 m,u’,p’,T’ 4） T’与p0/ p’有关 p0/ p’  T’ p0/ p’反映充气数量  已知：p1=35bar, t1 =16℃ h≈0 V 要求：输出4kW,持续30s (kW=kJ/s) 允许：p1      p2=3.5bar 求：需要的容积V h≈0 V V h≈0 V h≈0 u2’ ≈0 V h≈0 进 － 出 ＝ 热力学能变化 热力学能变化： 进： 出： u2’ ≈0 适用条件： 任何流动工质 任何稳定流动过程 Energy balance for steady-flow systems 动能 工程技术上可以直接利用 轴功 机械能 位能 ws q 稳流开口系 闭口系(1kg) 容积变化功 等价 技术功 容积变化功w 技术功wt 闭口 稳流开口 等价 轴功ws 推进功?(pv) 几种功的关系？ w wt △(pv) △ c2/2 ws g△z 做功的根源 ws 2、开口系，系统与外界交换的功为轴功ws 3、一般情况下忽略动、位能的变化 1、闭口系，系统与外界交换的功为容积变化功w ws?wt 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 Bernoulli’s equation 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                                                   燃气机 蒸汽轮机 Steam turbine 1) 体积不大 2）流量大 3）保温层 q ? 0 ws  = -△h        = h1 - h2 0

2热力学第一定律.ppt