基本概念热力学第一定律优秀PPT.ppt
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1、基本概念热力学第一定律第1页,本讲稿共21页1.5 状态方程式和状态参数坐标图状态方程式和状态参数坐标图 基本状态参数之间的热力学函数又称状态方程基本状态参数之间的热力学函数又称状态方程如:如:压容图和温熵图状态参数坐标图状态参数坐标图状态参数坐标图,尤其是描述过程的图,可以帮助我们理解过状态参数坐标图,尤其是描述过程的图,可以帮助我们理解过程的特性和计算,值得注意。程的特性和计算,值得注意。第2页,本讲稿共21页1.6 热力过程、功和热量热力过程、功和热量 热力系统的状态变化过程称热力过程,简称过程热力系统的状态变化过程称热力过程,简称过程 process 由一系列准平衡(静态)状态组成的过
2、程称为由一系列准平衡(静态)状态组成的过程称为“准平衡过准平衡过程程”quasiequilibrium如果系统完成某一热力过程后,再沿原来路径如果系统完成某一热力过程后,再沿原来路径(passpass)逆向逆向进行时,能使系统和外部都返回原来状态而不留下任何变化,进行时,能使系统和外部都返回原来状态而不留下任何变化,则这一过程称为可逆过程则这一过程称为可逆过程(reversible process)功功(work,mechanical workwork,mechanical work)被定义为力与力方向上的位移被定义为力与力方向上的位移的乘积的乘积在力在力F F的作用下沿力的方向产生位移的作用
3、下沿力的方向产生位移dxdx,则该力所作的功为,则该力所作的功为 W W=FdxFdx 第3页,本讲稿共21页膨胀功的计算膨胀功的计算 expansion workexpansion work 膨胀功的推导膨胀功的推导设气缸内气体的压力为设气缸内气体的压力为p,活塞面积为,活塞面积为A,当活塞移动,当活塞移动dx时时 W=Fdx=pAdx=pdV 从状态从状态1到状态到状态2对每对每kg工质,系统作功工质,系统作功习惯规定:习惯规定:系统对外作功时功取正,而外界对系统作功时功取负系统对外作功时功取正,而外界对系统作功时功取负第4页,本讲稿共21页热量 Transfer of Heat Ener
4、gy定义:定义:热量是指热力过程中系统与外界之间因温差的原因而热量是指热力过程中系统与外界之间因温差的原因而传递的能量传递的能量 Bringing the system and its surroundings in contact,if they are in different temperatures,The interaction between them will be occurred,this interaction is heat transfer of energy与热能的差别:虽然两者都是能量,但热能是指物质内所含与热能的差别:虽然两者都是能量,但热能是指物质内所含有的以分
5、子的微观运动为特征的能量;热量则是这种能量在有的以分子的微观运动为特征的能量;热量则是这种能量在传递过程中的大小度量传递过程中的大小度量与功也有区别:无论是传递过程中的热量还是物质所具与功也有区别:无论是传递过程中的热量还是物质所具有的热能,能量的大小是微观粒子的热运动能量;功则有的热能,能量的大小是微观粒子的热运动能量;功则是一种宏观形态的能量。是一种宏观形态的能量。第5页,本讲稿共21页例题1.1假设图假设图1.7气缸内为气体,气缸和活塞绝热,两者间无摩擦。气缸内为气体,气缸和活塞绝热,两者间无摩擦。若将若将a中的重物突然移去,中的重物突然移去,b中的小球依次移去,试分析气缸内气中的小球依
6、次移去,试分析气缸内气体所经历的状态是准平衡过程?可逆过程?体所经历的状态是准平衡过程?可逆过程?ab图1.7例题1.1附图结论:结论:a为非平衡过程,但有时近似处理为平衡过程(一定误差)为非平衡过程,但有时近似处理为平衡过程(一定误差)b为准平衡过程,近似为可逆过程为准平衡过程,近似为可逆过程第6页,本讲稿共21页热力学中有关的功量 轴功:轴功:所谓轴功是指热力系统通过轴和外界之间交换的功量或机械功 Shaft work or rotational mechanical work流动功流动功Flow work :维持工质流动所必须支付:维持工质流动所必须支付的功称为流动功的功称为流动功 Wh
7、en mass enters or leaves a control volume,work is required to push the fluid into or out of the system.技术功:技术功是指在工程上可资利用的功技术功:技术功是指在工程上可资利用的功 有用功:有用功:将膨胀功中无法加以利用的一部分除去之后的功称为有用功 无用功:无用功:膨胀功中无法加以利用的功第7页,本讲稿共21页1.7热力循环热力循环 cycle指工质从某一初态出发经历一系列热力状态变化后又回到原指工质从某一初态出发经历一系列热力状态变化后又回到原来初态的热力过程来初态的热力过程 a proc
8、ess for which the end state is identical to the initial state 1)正正向向循循环环:对对外外作作功功的的循循环环称称为为正正向向循循环环power cycle;direct cycle2)逆向循环:消耗功的循环称为逆向循环逆向循环:消耗功的循环称为逆向循环reverse cycle3)循环经济性:循环经济性代表能量利用的经济性,指循环经济性:循环经济性代表能量利用的经济性,指通过循环收到的效益和所付代价的比值通过循环收到的效益和所付代价的比值 第8页,本讲稿共21页第第2章章 热力学基本定律热力学基本定律 the First Law
9、 of Thermodynamics主要讨论在热能和机械能的转换过程中必须遵守的两个主要讨论在热能和机械能的转换过程中必须遵守的两个基本定律基本定律 热力学第一定律:规定了转换过程中的数量守恒关系热力学第一定律:规定了转换过程中的数量守恒关系 热力学第二定律:说明转换过程中能量的品质问题热力学第二定律:说明转换过程中能量的品质问题能量守恒定律用于具有热现象的能量转换过程,称为热力学第能量守恒定律用于具有热现象的能量转换过程,称为热力学第一定律一定律对于一个系统,外界通过边界向系统交换的各种形态的对于一个系统,外界通过边界向系统交换的各种形态的能量总和恰好等于系统内部的能量改变量。这是我们所能量
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