文档介绍：第二章热力学第一定律
2-1 热力学第一定律
2-2 热力学能
2-3 能量的传递和转化
2-4 焓
2-5 热力学第一定律基本能量方程式
2-6 开口系统能量方程式
2-7 能量方程式的应用
2-1. 热力学第一定律
热力学第一定律是能量守恒及转换定律在热现象上的应用
(the low of conservation and conversion of energy )
1) 可以转换
即: 热能机械能热能电能(温差发电)
能量守恒与转换定律是自然界的基本规律之一。
它指出:自然界的一切物质都具有能量,能量不可能被创造,也不可能被消灭;
但能量可以从一种形式转变成另一种形式;
但在转变的过程中能量在数量上的总和却保持不变。
热力学第一定律是能量守恒与转换定律在热现象上的集中体现。
它指出热能与机械能、速度能、压力能、化学能和电磁能等的相互转换和总的能量守恒。
不消耗能量而能永远作功的“第一类永动机”是不可能造成的。
在工程热力学中主要是研究热能与机械能之间的转换和守恒。
热力学第一定律是人类在实践中积累的经验总结,它不能用数学或其他的理论来证明。
第一类永动机迄今仍未造成以及由第一定律所得出的一切推论都与实际经验相符合等事实,可以充分说明它的正确性。
2) 两种能量的数量相等,即总量守恒
热力学第一定律是一条经验定律,有重要的理论意义。即宣告了不消耗能量而产生机械功的循环发动机即所谓“第一类永动机”是不可能造成的。
热能本质——组成物质的分子、原子杂乱运动的能量。
热与机械能的当量关系 Q = AJW
热功当量
在(SI ) 制中 AJ= 1 故 Q = W
焦耳
功率 1 W =1 J / s
1 kW = 马力
或 1 马力= kW
功 1 kW h = 3600 kJ
2-2. 热力学能和总能
1)物体的内动能,内位能,化学能,原子核能称为热力学能
分子移动动能
热力学能分子转动动能是温度的函数
分子内部的振动动能
分子间的位能是比体积和温度的函数
分子结构化学能、原子核能
据气体分子运动学说,气体分子在不断地作不规则的平移运动,这种平移运动的动能是温度的函数。
如果是多原子分子,则还有旋转和振动运动按照能量按自由度均分原理和量子理论,这些能量也是温度的函数。
总之,这种热运动所具有的内动能是温度的函数。
由于分子间有相互作用力存在,因此分子还具有位能,称内位能,它决定于气体的比体积和温度。
内动能、内位能及维持一定分子结构的化学能和原子核内部的原子能,以及电磁场作用下的电磁能等一起构成热力学能。在无化学反应及原子核反应的过程中,化学能、原子核能都不变化,可以不考虑。
因此热力学能的变化只是内动能和内位能的变化。