清华大学：《工程热力学》教学资源（PPT课件）第二章 热力学第一定律 The First Law of Thermodynamics（1/2）

第二 力学第一定律 The first Law of Thermodynamics

第二章 热力学第一定律 The First Law of Thermodynamics

§2-1热力学第一定律的本质 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,JR, 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 1909年,C. Caratheodory最后完善热一律

§2-1 热力学第一定律的本质 • 1909年，C. Caratheodory最后完善热一律 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

焦耳实验 1、重物下降,输 入功,绝热容 绝热、密封容器 器内气体T个 / 绝热去掉,气 体T,放出 二二二 重物 热给水,T恢复 水槽 原温

焦耳实验 1、重物下降，输 入功，绝热容 器内气体 T  2、绝热去掉，气 体 T ，放出 热给水，T 恢复 原温

焦耳实验 水温升高可测得热量 Mechanical 重物下降可测得功 equivalent of heat 绝热、密封容器 热功当量 u I cal=4. 1868 K. 工质经历循环: 二二二 重物 水槽 D=∞W

焦耳实验 水温升高可测得热量， 重物下降可测得功 热功当量 1 cal = 4.1868 kJ 工质经历循环:   Q = W Mechanical equivalent of heat

闭口系循环的热一律表达式 80=o Sw 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” Perpetual-motion machine of the first kind

闭口系循环的热一律表达式 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”   Q = W Perpetual –motion machine of the first kind

Perpetual-motion machine of the first kind 汽轮机 电加热器 net 发电机 凝汽器 给水泵 out

Q Perpetual –motion machine of the first kind 锅 炉 汽轮机 发电机 给水泵 凝 汽 器 Wnet Qout 电 加 热 器

§2-2热一律的推论内能 Internal energy 内能的导出 闭口系循环 O=8 N Q-W)=0

§2-2 热一律的推论⎯内能 内能的导出 闭口系循环 (  Q W − =) 0 Ñ   Q W = 蜒  Internal energy

内能的导出 NsO-sw)=o 对于循环1a2c1 P (-6W)+(oQ-6W)=0 b la2 2cl 对于循环1b2c1 ∫(6-w)+∫(o0-W)=0 1b2 2c1 (Q-8W)=「(OQ-6W) 状态参数 la2 1b2

内能的导出 对于循环1a2c1 1 2 2 1 ( ) ( ) 0 a c     Q W Q W − + − =   对于循环1b2c1 1 2 2 1 ( ) ( ) 0 b c     Q W Q W − + − =   1 2 1 2 ( ) ( ) a b  − = −       Q W Q W (  Q W − =) 0 Ñ 状态参数 p V 1 2 a b c

内能及闭口系热一律表达式 定义dU=8Q-8W 内能U状态函数 80=du+8w 闭口系热一律表达式 O=△U+W !两种特例 绝功系8Q=dU 绝热系δW=-dU

内能及闭口系热一律表达式 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

内能U的物理意义 du=8o-8w 8O sw d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值,也 即系统内部能量的变化。 U代表储存于系统内部的能量 ——内储存能(内能、热力学能)

内能U 的物理意义 dU =  Q -  W  Q  W 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值，也 即系统内部能量的变化。 U 代表储存于系统内部的能量 ⎯ 内储存能（内能、热力学能）