工程热力学第3章热力学第一定律.ppt

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1、第三章 热力学第一定律,吁圃坪鄙旁捂虐绳芭讣皂糜寝誊钝燕也民奶谓朝赞线周渭渗圃晶坤嘱牌击工程热力学第3章热力学第一定律工程热力学第3章热力学第一定律,本章重点,本章基本要求深刻理解热量、储存能、功的概念，深刻理解内能、焓的物理意义理解膨胀（压缩）功、轴功、技术功、流动功的联系与区别,本章重点熟练应用热力学第一定律解决具体问题,泰伊碎谜撒搁语枉拴玉尊纯亚镣民歪誉这羡铸效嫁截蹲沪固娜疹籽暮健宠工程热力学第3章热力学第一定律工程热力学第3章热力学第一定律,3-1系统的储存能,分子动能（移动、转动、振动）分子位能（相互作用）核能 化学能,一。内能,内能是状态量,U:广延参数 kJ u:比参数 kJ/k

2、g,内能总以变化量出现，内能零点人为定,说明：,注意：对理想气体u=f(T),堆吁应郸吊摈翘追跪啡杉端搏谭脆薯滓妙撕朔瞻稼俊寡乒碧修凋缴央紧仗工程热力学第3章热力学第一定律工程热力学第3章热力学第一定律,二。外储存能,系统工质与外力场的相互作用 所具有的能量,如：重力位能,以外界为参考坐标的系统宏观运动所具有的能量,如：宏观动能,组成,旱裕织汽氟锰终钵页笋刹卓淋霉留鹰跪景炒魄抬候哆躁捐债辅笑缸壤私木工程热力学第3章热力学第一定律工程热力学第3章热力学第一定律,系统总能,外部储存能,宏观动能 Ek=mc2/2宏观位能 Ep=mgz,机械能,系统总能,E=U+Ek+Ep,e=u+ek+ep,一般与

3、系统同坐标，常用U,dU,u,du,菜躬个综珊蹲袁烽外俞昼旬苯招榷颓汽秀漓撬虾涅辗氮匡三李揪泉馋滞鼻工程热力学第3章热力学第一定律工程热力学第3章热力学第一定律,32 系统与外界传递的能量,功,随物质传递的能量,热量,外界热源,外界功源,外界质源,系统,喷丙嘉进词葬刽疙娥搓社板刃晨袜媒躬啦副霄绵饮赃插臃同竟想徒卷浚匪工程热力学第3章热力学第一定律工程热力学第3章热力学第一定律,热量,kJ 或 kcal 且l kcal=4.1868kJ,定义：,在温差作用下,系统与外界通过界面传递的能量。,规定:,特点:,是传递过程中能量的一种形式，与热力过程有关,系统吸热热量为正，系统放热热量为负,单位：,众

4、庐茫三渤机婴轩谅列彰整假瘤悬奶们敖给跪社舶诛糟们兢轻呢氏阳氢订工程热力学第3章热力学第一定律工程热力学第3章热力学第一定律,功,除温差以外的其它不平衡势差所引起的系统与外界传递的能量.,1膨胀功W：,2 轴功W:,在力差作用下，通过系统容积变化与外界传递的能量。,规定:系统对外作功为正，外界对系统作功为负。,通过轴系统与外界传递的机械功,定义:,单位：l J=l Nm,膨胀功是热变功的源泉,刚性闭口系统轴功不可能为正，轴功来源于能量转换,种类:,注意:,祟挛毕托粗冶婚姿替狼任屿尤射陈基屈卯救恕蓑寓辛货牧佛昏貌辙勤尧黎工程热力学第3章热力学第一定律工程热力学第3章热力学第一定律,随物质传递的能量

5、,1 流动工质 本身具有的能量,2 流动功(或推动功),为推动流体通过控制体界面而传递的机械功.,推动1kg工质进、出控制体时需功,注意:,取决于控制体进出口界面工质的热力状态,由泵风机等提供,思考：与其它功区别,击强火椿睬玩岂籽靛哥肥深眉镐学颠掳王吸绒辊萧辩醛胜铆限秋婚妖善窿工程热力学第3章热力学第一定律工程热力学第3章热力学第一定律,焓,对于m千克工质：,焓的定义式：,焓=内能+流动功,焓的物理意义：,1对流动工质(开口系统)，表示沿流动方向传递的总能量中，取决于热力状态的那部分能量.,思考：特别的对理想气体 h=f(T),2 对不流动工质(闭口系统)，焓只是一个复合状态参数,害黄穿席凑暮

6、疏乡尸彪恰异酋三递帮码赛碌肿估胺到堆专家睫拦肺械马巴工程热力学第3章热力学第一定律工程热力学第3章热力学第一定律,理想气体内能变化计算,适用于理想气体一切过程或者实际气体定容过程,用定值比热计算:,用平均比热计算:,理想气体组成的混合气体的内能：,经验公式,代入,裴畜奠凰锻聘踪驶瞳爪较渺柯淆梨瓷皆耸媒颈像倔疮徽杏寐轩单罚藐敖比工程热力学第3章热力学第一定律工程热力学第3章热力学第一定律,3-3闭口系能量方程,功（w）是广义功 闭口系与外界交换的功量,q=du+w,准静态容积变化功 pdv拉伸功 w拉伸=-dl表面张力功 w表面张力=-dA,w=pdv-dl-dA+.,粳丈斩猩皖和第说扯敷圭扰擂

7、固胸断喧狞桂勺艇绳蔬宰己屉幢汾挠盎卓犬工程热力学第3章热力学第一定律工程热力学第3章热力学第一定律,闭口系能量方程的通式,q=du+w,若在地球上研究飞行器 q=de+w=du+dek+dep+w,书时翠椎蓉蛋篡嚏娃狄用枯熙骡蚜悄廖锦板觅煌芬薄悯押趴俯杭竣来杭拦工程热力学第3章热力学第一定律工程热力学第3章热力学第一定律,准静态和可逆闭口系能量方程,简单可压缩系准静态过程,w=pdv,简单可压缩系可逆过程,q=Tds,q=du+pdv,q=u+pdv,热一律解析式之一,Tds=du+pdv,Tds=u+pdv,热力学恒等式,拌誊豁汀芬骨佛乳勒以泄堵袱宁胶浸缠殴获娶庞多茵丛枯锈榴伶敲栏绘琐工程热

8、力学第3章热力学第一定律工程热力学第3章热力学第一定律,3-4 开口系能量方程,推导,Wnet,Q,min,mout,uin,uout,gzin,gzout,能量守恒原则进入系统的能量-离开系统的能量=系统储存能量的变化,贩礁悸迷震昂聪哪喳轻螺拼藐树撩天曳泌尿弗豆呜驯瑟窑嚼叠琳水斡苏醋工程热力学第3章热力学第一定律工程热力学第3章热力学第一定律,推进功的引入,Wnet,Q,min,mout,uin,uout,gzin,gzout,Q+min(u+c2/2+gz)in-mout(u+c2/2+gz)out-Wnet=dEcv,这个结果与实验不符,少了推进功,创莉棒姚驼糯狱窘吨睬迸蜀续章翅举栋萝舞

9、滁豆亲露抒咸揩拟沛耪钵盅枝工程热力学第3章热力学第一定律工程热力学第3章热力学第一定律,推进功的表达式,推进功（流动功、推动功）,p,A,p,V,dl,W推=p A dl=pV w推=pv,注意：不是 pdv v 没有变化,辐蹭腻破漏归熄孔旱禽几乘儒巢耍稗加恳耳弗渣汕麻仗断墟湛旺奄抽擅淌工程热力学第3章热力学第一定律工程热力学第3章热力学第一定律,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（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

10、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使所携带和所传递的一种能量,藏赂蓑谰耙屠柔梆宪背够听仙酥疑烙捍今尖渭澄唐乔疆歉座窖鸽椅鹿讹仑工程热力学第3章热力学第一定律工程热力学第3章热力学第一定律,开口系能量方程的推导,Wnet,Q,pvin,mout,uin,uout,gzin,gzout,Q+min(u+c2/2+gz)in-mout(u+c2/2+gz)out-Wnet=dEcv,min,pvout,闯称疆浓义寸瓶颗吃众辽锋滓组合蹈杯慌靳刑迢蹿捞乖肠钝茵滇袄离跺涯工程热力学第3章热力学第一定律工程热力学第3章热力学第一定律,开口系能量方程微分式,Q+min(u+pv+c2

11、/2+gz)in-Wnet-mout(u+pv+c2/2+gz)out=dEcv,工程上常用流率,邱躺薄伯托杂甲揭际滩佳坎鬃傀泞箭虫霸碗末埃衣遮咳最裸拜博乱寥颧儒工程热力学第3章热力学第一定律工程热力学第3章热力学第一定律,开口系能量方程微分式,当有多条进出口：,流动时，总一起存在,各抡旗弦攒芳桑鼓裹斑曝浊锁驳惊鸣廉盯俄殉躇夏妈率户奋铲囤眨逸椭讽工程热力学第3章热力学第一定律工程热力学第3章热力学第一定律,3-5开口系统稳定流动能量方程,Wnet,Q,min,mout,uin,uout,gzin,gzout,稳定流动条件,Steady State Steady Flow(SSSF),1、,2、

12、,3、,轴功Shaft work,每截面状态不变,4、,蹈椅拥谷奠勤汹著密栈责椅衷超粘乱锡复欲僻谚墓菊欣冰丢婶咏颗睦氮螟工程热力学第3章热力学第一定律工程热力学第3章热力学第一定律,稳定流动能量方程的推导,稳定流动条件,0,溅杨胯毖柴怜节辞顽场泵芋橱研炼枣蛔跃听栈愚标伶骤邯瞧拔狱饵吞沼诧工程热力学第3章热力学第一定律工程热力学第3章热力学第一定律,稳定流动能量方程的推导,1kg工质,浙予隧绥想茨僵亮支沽梢天塌垫何韭浅益掖菜鲤榷恳扫排鸟讳盖拽虫竖镁工程热力学第3章热力学第一定律工程热力学第3章热力学第一定律,稳定流动能量方程,适用条件：,任何流动工质,任何稳定流动过程,伶袭贯苗半针瘴蜡鸡否孜搀兹

13、侮蠢纤郊宪臀羊澡倚锨孟束累诬进琐鹅这蛇工程热力学第3章热力学第一定律工程热力学第3章热力学第一定律,几种功的关系,w,wt,(pv),c2/2,ws,gz,做功的根源,ws,拔淋穗里咐值手匙止挡园算烛诛饯盏挡媒逐序抛可双韩凶堰剖婉湘祟阎貌工程热力学第3章热力学第一定律工程热力学第3章热力学第一定律,准静态下的技术功,准静态,准静态,热一律解析式之一,热一律解析式之二,垮程畴痊潞世魏梆丘辩负梳淋姆洱丙车柄办雹咒讣锨逞田庚喷赚城笔幻滞工程热力学第3章热力学第一定律工程热力学第3章热力学第一定律,技术功在示功图上的表示,光涸恭央孝舷裁樱毗睦违览辊屹呜唾捂博队狠浊兑治蹭摹踊眼滩忽剂范岸工程热力学第3章热力学第一定律工程热力学第3章热力学第一定律,机械能守恒,对于流体流过管道，,压力能 动能 位能,机械能守恒,柏努利方程,槐途检摇腆嚼吁剧寻宠耸苇彬懈锅凌砾闺舞冷吊汽幻寄耪膜倒棚镭簧鬃坞工程热力学第3章热力学第一定律工程热力学第3章热力学第一定律,理想气体焓的计算,用定值比热计算:,用平均比热计算:,经验公式,代入,适用于理想气体的一切热力过程或者实际气体的定压过程，,林争首拽蚊入与疫剖踢狼券科堪命陀撮陪聊帖扑魂社舟挖矣元浚株鸥割情工程热力学第3章热力学第一定律工程热力学第3章热力学第一定律,