2热力学第一定律PPT课件

在热力过程中，系统与外界相互的作用而传递的 能量，若其全部效果可表现为使外界物体改变宏 观的运动状态，则这种能量被称为功。
系统
功量正 功量负
外界
气体膨胀是对外界做的功我们称为膨胀功，
气体压缩外界对气体所作的工称为压缩功，
两者统称为体积功或容积功。 Nhomakorabea2
W 1 δW
2
2
1 pAdx 1 pdV
功是过程量
（1）能作为一种能量形态，可以和其它能量形 态相互转换，转换中能量的总量守恒。 在各种能量转换中，热能和机械能的转换在人 类生产的历史上始终受到极大的关注。由热力学 第一定律可知，欲得到一定的机械功，必须要消 耗一定热量。 （2）在孤立系统中，能量的形式可以转换，能 量的总值不变。 （3）将热力学第一定律应用于热机，可以表述 为：第一类永动机是不可能制成的。
功和热量有一定的相似性
1.可逆过程中容积功的推动力是无限小的压力差， 而可逆过程热量的推动力是无限小的温度差，
2.容积功的微元变量是状态参数V，那么热量的微 元变量也应是一个广度状态参数，这个参数就是熵。
因此，可逆过程与外界交换的能量就有如下的表 达式
QTdS
熵（S）：状态参数，是可逆过程有无热量传递的 标志性参数。单位质量物质的熵称为比熵，用s表 示。比熵增大,系统吸热；比熵减小，系统放热。
温度的函数。 内位能：分子间的引力作用而所具有的能量。与分子
间的平均距离有关。 化学变化时才有化学内能发生，核能我们现在不研究。
这样我们就可以看出来内能是温度和比体积的函数，即 内能是状态函数。
4. 总（储存）能(total stored energy of system)
一般来说系统的总能量E除了由系统热力学状态 确定的系统本身的能量，即热力学能U外，还包括 由系统整体力学状态确定的系统宏观运动的动能 Ek及系统的重力位能Ep。于是有
前两种形式取决于系统与外界的相互作用，与过程 有关，第三种形式取决于物质进出系统的状态。
1.功 work ： 在物理学中，把物体通过力的作用而传递的能量称
为功，功等于力F和物体在力的作用方向上的位移△x的 乘积，即
wFx
在热力学中，由于系统与外界间的相互作用形势 是多种多样的，有时很难找出一个力与位移的乘 机，因而就需要找出一个具有普遍意义功的概念：
2.1 热力学第一定律的实质
能量转换与守恒定律定律指出： 一切物质都具有能量。 能量既不可能创造，也不能消灭，它只能在一 定的条件下从一种形式转变为另一种形式。 而在转换中，能量的总量恒定不变。
1.第一定律的实质：能量守恒与转换定律在热 现象中的应用。
4
热力学第一定律是能量守恒及转换定律用于热
能和其它能量形态转换关系时的表述。它说明：
功可以用p-v图上过程线与v轴包围的面积表示
注意：
1.功是传递过程中的一种能量形式。它是伴随着相 互作用而产生的，不是系统所含有的能量，所以我 们不能说一个系统具有多少功。
2.功的大小不仅与过程的初、终状态有关，还与工 质所经历的过程有关，所以说功不是状态参数，只 是一个过程量。
2.热量--heat ： 系统与外界之间仅仅由于温度的不同而传递的能量
第二章 热力学基本定律 first law of thermodynamics
1
本章的基本要求
1.深入理解热力学第一定律的实质，熟练掌握 热力学第一定律及其表达式。能够正确、灵活地 应用热力学第一定律表达式来分析计算工程实际 中的有关问题。
2.掌握能量、储存能、热力学能、迁移能的概 念
3.掌握体积变化功、推动功、轴功和技术功的 概念及计算式。
计算式及状态参数图 （T-s图上）表示
2
Q1 TdS
δQTdS
(可逆过程）
热量是过程量
3.储存能 ： 物质本身具有的能量称为储存能。 储存能又分为外部储存能和内部储存能两类。 与系统宏观运动有关的能量称为外部储存能，它分
为动能和位能。 动能：系统在空间相对某参考坐标系宏观的运动 所具有的能量称为宏观动能，就是动能。
E U E K E p
宏观动能 宏观位能
总能
外部储存能
e u e k e p
2.3 封闭系统的能量方程—
为了定量的分析系统在热力过程中的能量转换， 需根据热力学第一定律，导出参与能量转换的各 项能量之间的数量关系式，这种关系式称为能量 方程。
称为热量。
从微观上看，气体温度代表了气体分子的平均动 能。当两温度不同的物体接触时，分子相互碰撞， 动能大的就向动能小的传递动能，结果是两个物体 的平均动能相同，温度也就相同。
所以热量是两个物体间通过微观分子运动发生相 互作用而传递的能量，而功是两物体间通过宏观运 动发生相互作用而传递的能量。
热力学中规定，系统吸热为正，系统放热为负。
4.焓的定义
热力学第一定律的基础
19世纪30-40年代，迈尔·焦耳（德国医生）发 现并确定了能量转换与守恒定律。恩格斯将这列 为19世纪三大发现之一（细胞学说、达尔文进化 论）。
19世纪焦耳完成热功当量的试验，才认识到热是 一种能量，为热力学的第一定律奠定了基础。 分子运动学说的发展，肯定了热是物质分子及原 子等微粒杂乱无章运动的能量，是运动的一种形 式。粒子的运动也成为热运动。这样热能与机械 能的转化就是物质有一种运动形式转化为另一种 运动形式。这又为热力学第一定律奠定了理论基 础。
2.热力循环中热力学第一定律的表达式：
工程中热力机械都是循环工作的，根据热力学 第一定律，热力循环中热力学系统对外所作出的 净功应该等于它所接受的净热量，
即 Q=W 或者按1kg工质计算，有q=w
对任意热力系统有： 进入系统的能量-离开系统的能量=系统储存的 能量
2.2 能量的传递形势
进入或离开系统的能量主要有三种形式，即做功， 传热，即物质进入或离开系统而带入或带出的其本 身的能量。
Ek=1 2mc2
位能：系统在外力场的作用下处于参考坐标系中的 一定位置所具有的能量称为位能。
Ep =mgz.
*内能(internal energy） 包括，物理内能，化学内能，和核能。
系统只发生物理变化时，只有物理内能发生变化。我 们通常所说的水结冰要放热，水变成蒸汽要吸热。
实质：是物质的内动能和内位能的变化。 内动能：分子的移动动能，转动动能，震动动能，是