文档介绍：热力学第一定律的发展及其应用
化学与环境科学学院化学教育2010级蒙班
斯琴毕力格20102102983 指导教师赵斯琴教授
摘要:热力学第一定律:当热力学系统由某一状态经过任意过程到达另一状态时,系统内能的增量等于在这个过程中外界对系统所作的功和系统所吸收的热量的总和。系统在任一过程中所吸收的热量等于系统内能的增量和系统对外界所作的功之和。能量守恒定律指出:自然界中各种不同形式的能量都能从一种形式转化为另一种形式,由一个系统传递给另一个系统,在转化和传递中总能量守恒。在能量守恒定律的建立中,德国科学家迈耶、亥姆霍兹和英国科学家焦耳作出最杰出的贡献。能量守恒定律也可以表述为第一类永动机是不可能造成的。在热动力设备中,多数是通过气体进行一系列热力学过程来实现热功转换的。
关键词:热力学第一定律;能量守恒定律第一类永动机;热动力设备
引言
热力学第一定律的发展
热力学第一定律
一般来说,自然界实际发生的热力学过程,往往同时存在两种相互作用,即系统与外界之间既通过做功交换能量,又通过传热交换能量。热力学第一定律表明:当热力学系统由某一状态经过任意过程到达另一状态时,系统内能的增量等于在这个过程中外界对系统所作的功和系统所吸收的热量的总和。或者说:系统在任一过程中所吸收的热量等于系统内能的增量和系统对外界所作的功之和。热力学第一定律表达了内能、热量和功三者之间的数量关系,它适用于自然界中在平衡态之间发生的任何过程。在应用时,只要求初态和终态是平衡的,至于变化过程中所经历的各个状态,则并不要求是平衡态好或无限接近于平衡态。因为内能是状态函数,内能的增量只由初态和终态唯一确定,所以不管经历怎样的过程,只要初、终两态固定,那么在这些过程中系统内能的增量、外界对系统所作的功和系统所吸收的热量的之和必定都是相同的。
能量转化和守恒定律
热力学第一定律是能量转化和守恒定律在射击热现象的过程中的具体形式。因为它所说的状态是指系统的热力学状态,它所说的能量是指系统的内能。如果考察的是所有形式的能量(机械能、内能、电磁能等),热力学第一定律就推广为能量守恒定律。这个定律指出:自然界中各种不同形式的能量都能从一种形式转化为另一种形式,由一个系统传递给另一个系统,在转化和传递中总能量守恒。
能量守恒定律是自然界中各种形态的运动相互转化时所遵从的普遍法则。自从它建立起来以后,直到今天,不但没有发现任何违反这一定律的事实,相反地,大量新的实践不断证明着这一定律的正确性,丰富着它所概括的内容。能量守恒定律的确立,是生产实践和科学实验长期发展的结果,在长期的实践中,人们很早以来就逐步形成了这样一个概念,即自然界的一切物质在运动和变化的过程中,存在着某种物理量,它在数量上始终保持恒定。能量守恒定律的实质,不仅在于说明了物质运动在量上的守恒,更重要的还在于它揭示了运动从一种形态向另一形态的质的转化,所以,只有当各种运动形式之间的相互转化,特别是机械运动和热运动之间的相互转化明确而广泛地被揭示出来时,能量守恒定律才会最终地被确立起来。
能量守恒定律的发展史
17世纪末叶以来,蒸汽动力的应用引起了广泛的重视。特别是18世纪后半叶,瓦特对蒸汽机进行了重大改进,使蒸汽机在纺织业和交通运输业上有了广泛的应用,这就促使人们去深入探讨机械运动和热运动之间的相互转化,在其他领域中,