《工程热力学》课程教学课件（PPT讲稿）第3章 热力学第一定律 First Law of Thermodynamics

第三章热力学第一定律First Law of Thermodynamics

1 第三章 热力学第一定律 First Law of Thermodynamics

第一节热力学第一定律的实质本质：能量转换及守恒定律在热过程中的应用能量既不可能创造，也不可能消灭只能从一种形式转换成另一种形式。在转换中，能的总量不变第一类永动机是不可能制成的。它是种不供给能量而能永远对外作功的机器基本能量方程式：进入系统的能量一离开系统的能量系统储存能的变化量二

2 第一节 热力学第一定律的实质 本质：能量转换及守恒定律在热过程中的应用 能量既不可能创造，也不可能消灭， 只能从一种形式转换成另一种形式。在转 换中，能的总量不变。 第一类永动机是不可能制成的。它是 一种不供给能量而能永远对外作功的机器。 基本能量方程式： 进入系统的能量 - 离开系统的能量 = 系统储存能的变化量

第一节 系统储存能一、内能：储存于系统内部的能量分子动能（直线移动、转动、振动）内能（温度的函数）数）分子位能（u=f(T,v)核能说明：理气 u=f(T)化学能内能是状态量。理气的内能是温度的单值函数U：广延参数［kJ]u：比参数「kJ内能总以变化量出现，内能零点人为中

3 分子动能（直线移动、转动、振动） （温度的函数） 分子位能（内位能）（比容的函数） 核能 化学能 内能 • 内能是状态量。理气的内能是温度的单值函数 • U : 广延参数 [ kJ ] u : 比参数 [kJ/kg] • 内能总以变化量出现，内能零点人为 定 说明： 第二节 系统储存能 一、内能：储存于系统内部的能量 ( ) ( , ) u f T u f T v = = 理气

二、外部储存能宏观动能E=mc2/2机械能（需借助系小统外的参考坐标宏观位能Ep=mgz三、系统总储存能系统总能=内部储存能+外部储存能E=U+E+Ep-U+mc2/2+ u + ek+ e,=u + c/2 +gz

4 二、外部储存能 宏观动能 Ek= mc 2/2 宏观位能 Ep =mgz 机械能（需借助系 统外的参考坐标） 三、系统总储存能 系统总能=内部储存能+外部储存能 E = U + Ek + Ep=U + mc 2/2 + mgz e = u + ek + ep=u + c 2/2 + gz

第三节系统与外界传递的能量一、热量二、功量1、膨胀功2、轴功：系统通过机器轴与外界传递的功三、随物质流传递的能量1、流动工质本身的能量当mi，进入系统时，带入了它本身的储存能：u + c2/2 + gz)in Omin

5 第三节 系统与外界传递的能量 一、热量 二、功量 1、膨胀功 2、轴功：系统通过机器轴 与外界传递的功 三、随物质流传递的能量 1、流动工质本身的能量 当min进入系统时，带入了它本身的储存能： (u + c 2/2 + gz)in min

Omout也带走了它本身的储存能：(u + c2/2 + gz)out Omoutomin2、推动功12O兴-2SW当工质流动时gzinOmout必作流动功out128Q福out2gzout

6 Ws Q mout uin uout gzin gzout 1 2 2 in c 1 2 2 out c min mout也带走了它本身的储存能： (u + c 2 /2 + gz)out mout 2、推动功 当工质流动时 必作流动功

推进功的表达式：fW=Pfds-8推pPdvpVdV为om所占的容积dV=vomds则1Kg工质：是作不是注意：流动净功：pv没有变化W =P2V2-PiV1

7 p f p v ds  W推 = P f ds= PdV dV为m所占的容积 dV= vm 则1Kg工质： w推= pv 注意： 不是 pdv v 没有变化 推进功的表达式： 流动净功： w = p2v2- p1v1

对推进功的说明1、与宏观流动有关，流动停止，推进功不存在2、作用过程中，工质仅发生位置变化，无状态变化3、W推=pV与所处状态有关，是状态量4、并非工质本身的能量（如动能、位能）变化引起，而由外界做出，流动工质所携带的能量可理解为：由于工质的进出，外界与系统之间所传递的一种机械功，表现为流动工质进出系统所携带和所传递的一种能量

8 对推进功的说明 1、与宏观流动有关，流动停止，推进功不存在 2、作用过程中，工质仅发生位置变化，无状态变化 3、w推＝pv 与所处状态有关，是状态量 4、并非工质本身的能量（如动能、位能）变化引 起，而由外界做出，流动工质所携带的能量 可理解为：由于工质的进出，外界与系统之 间所传递的一种机械功，表现为流动工质进 出系统所携带和所传递的一种能量

四、焰及其物理意义1、定义：饸h=u+pv[kJ/kg ]物您文：PYkg工质进人系统所带齿蚕(u + c2/2 + gz) +pv而其中仅（u+pv）取决于工质的热力状态如果动位能可以忽略不计，则就是总能量

9 四、焓及其物理意义 1、定义：焓 h = u + pv [ kJ/kg ] H = U + pV [ kJ ] 焓 是状态参数 2、物理意义：1Kg工质进入系统所带 入的能量有： （u + c 2/2 + gz）+pv 而其中仅（u +pv ）取决于工质的热力状态。 如果动位能可以忽略不计，则焓就是总能量

3、理想气体的h=u+ pv=u+RT理气的烩也是温度的单值函数恰（Enthalpy）的说明1、烩是状态量2、H为广延参数 HU+pVm（u+pv）=mhh为比参数3、对流动工质，烩代表能量（内能+推进功）对静止工质，烩不代表能量4、物理意义：开口系中随工质流动而携带的、取决于热力状态的能量。1O

10 3、理想气体的焓 h = u + pv= u +RT 理气的焓也是温度的单值函数 焓（Enthalpy) 的说明 1、焓是状态量 2、H为广延参数 H=U+pV= m(u+pv)= mh h为比参数 3、对流动工质，焓代表能量(内能+推进功) 对静止工质，焓不代表能量 4、物理意义：开口系中随工质流动而携带的、取决 于热力状态的能量