扬州大学：《工程热力学》课程教学资源（PPT课件，预习）2.1 能量及其形式

工程热力学2.1 自能量及其形式

2.1 能量及其形式 工程热力学

工程热力学是从工程的观点出发，研究物质的热力性质能量转化以及热能的直接利用等问题。热力学第一定律就是描述能量转换过程中的数量关系。所以，首先了解热力学第一定律的实质既然，热力学第一定律是描述能量转换过程中的数量关系那么，有哪些能量呢？这是这一节要掌握的内容。注意能量分为了系统具有的能量和系统与外界传递的能量两类

工程热力学是从工程的观点出发，研究物质的热力性质、 能量转化以及热能的直接利用等问题。 热力学第一定律就是描述能量转换过程中的数量关系。所 以，首先了解热力学第一定律的实质。 既然，热力学第一定律是描述能量转换过程中的数量关系。 那么，有哪些能量呢？这是这一节要掌握的内容。注意能量 分为了系统具有的能量和系统与外界传递的能量两类

热力学第一定律的实质一、自能量守恒与转化定律定义：能量既不能创造也不能被消灭。只能由一种形式向另一种形式转化。在转换中，能的总量不变transformationEnergy 2Energy 1形式多能量相互转换种多样

热力学第一定律的实质 定义：能量既不能创造也不能被消灭。只能由 一种形式向另一种形式转化。在转换中，能的 总量不变。 Energy 1 Energy 2 transformation 能量相互转换 一、能量守恒与转化定律 形式多 种多样

热力学第一定律的实质热力学第一定律二、1、内容：当热能与机能相互转化时，能量的总量保持不变。能量守恒与转化定律在热力学中的应用第一类永动机不可实现2、数学表达式(1)=WQ

1、内容：当热能与机械能相互转化时，能量的总量保 持不变。 2、数学表达式 （1） Q = W 热力学第一定律的实质 能量守恒与转化定律在热力学中的应用 第一类永动机 不可实现 二、热力学第一定律

热力学第一定律的实质系统的能量变化？SURROUNDINGSQ=WAE工程应用计算？？SYSTEMEE2BOUNDARY2、数学表达式(2)进入系统的能量 一 离开系统的能量 二系统中储存能量的增加Ei- E, = AEAE.=0孤立系统：iso

2、数学表达式 （2） SYSTEM BOUNDARY SURROUNDINGS ΔE E1 E2 进入系统的能量 － 离开系统的能量 ＝ 系统中储存能量的增加 E1 - E2 = ΔE 孤立系统： ΔEiso = 0 热力学第一定律的实质 Q = W 系统的能量变化？？ 工程应用计算？？

热力学能和总能焦耳热当量实验CAT=mghmBaidu百科焦耳(1818-1889)

热力学能和总能 焦耳 (1818-1889) 焦耳热当量实验

热力学能和总能一、热力学能（内部存储能，internalenergy1、定义物质内部微观粒子热运动的能量总和内动能、内势能及维持一定分子结构的化学SURROUNDINGS能和原子核内部的原子能等构成的内部存储能SYSTEM2、构成为什么这么多种能量不考虑了呢？BOUNDARY内动能Uk (kinetic energy)分子尺度内势能 U,(potential energy)原子尺度化学能U.（chemical energy）原子能U.（nuclearenergy)原子尺度以下.U=U+U

. 热力学能和总能 一、热力学能（内部存储能，internal energy） 1、定义 内动能、内势能及维持一定分子结构的化学 能和原子核内部的原子能等构成的内部存储能。 2、构成 内动能 Uk (kinetic energy) 内势能 Un (potential energy) 化学能 Uc (chemical energy) 原子能 Ue (nuclear energy) 物质内部微观粒子热运动的能量总和 分子尺度 原子尺度 原子尺度以下 . U = Uk + Un + Uc +Ue + . SYSTEM BOUNDARY SURROUNDINGS 为什么这么多种能量不考虑了呢？

热力学能和总能3、热力学能是状态参数U=UK+U,Uk--内部分子的热运动，系统具有内动能，为温度的函数。UK =fi(T)U,--内部分子克服分子间作用力，系统具有内势能，为体积的函数。U. = f2(V)bdu=oU=f(T)+fV)=f(TW

热力学能和总能 U = Uk + Un 3、热力学能是状态参数 Un = f2 (V) Uk -内部分子的热运动，系统具有内动能，为温度的函数。 Un -内部分子克服分子间作用力，系统具有内势能，为体积的函数。 Uk = f1 (T) U = f1 (T) + f2 (V) = f(T,V) ර d𝑈 = 0

热力学能和总能热力学能是广延参数热能机械能单位:J，kJ，kJ/kgSURROUNDINGSU比热力学能u=AEmSYSTEMEE2BOUNDARY5、热力学能总以变化量出现，零点人为设定2△U1,2 =dU = U2 -U1

工程实际中，单纯讨论热力学能是否有意义？？ 热力学能和总能 4、热力学能是广延参数 𝑢 = 𝑈 𝑚 单位：J，kJ， 5、热力学能总以变化量出现，零点人为设定 kJ/kg ∆𝐔𝟏,𝟐 = න 𝟏 𝟐 𝒅𝑼 = 𝑼𝟐 − 𝑼𝟏 比热力学能 热能 机械能 SYSTEM BOUNDARY SURROUNDINGS ΔE E1 E2

热力学能和总能二、多外部存储能SURROUNDINGS1系统相对外部坐mc2宏观动能SYSTEMEkC=2标系具有速度系统相对外部坐Z宏观位能Ep= mgzBOUNDARY标系具有高度>X0宏观动能及宏观位能与外部坐标系的选择有关三、系统总存储能(total storedenergyofsystem1外部存c2+gze=u+-o储能2E=UE+E.=U+=mc2+mgz内部存比总能储能

热力学能和总能 SYSTEM BOUNDARY SURROUNDINGS 二、外部存储能 o x y c z 𝐸k = 1 2 𝑚𝑐 宏观动能 2 系统相对外部坐 标系具有速度 宏观位能 𝐸p = 𝑚𝑔𝑧 系统相对外部坐 标系具有高度 宏观动能及宏观位能与外部坐标系的选择有关 三、系统总存储能（total stored energy of system） E = U + Ek+ Ep = U + 1 2 𝑚𝑐 2 + mgz 𝑒 = 𝑢 + 1 2 𝑐 2 + 𝑔𝑧 比总能 内部存 储能 外部存 储能