化工热力学教学课件02热力学第一定律多学时(高教版)概要1.pptx

热力学第一定律(2学时)本课件深入探讨了热力学第一定律及其在化学和物理领域中的应用，重点介绍了热力学第一定律的基本概念、焓和焓变化以及相关计算方法，并结合空气调理和制冷系统等实际应用场景进行分析。作者：

绪论热力学是研究能量及其转换规律的学科，它是化学和物理学的重要基础理论之一。热力学第一定律描述了能量守恒定律在热力学过程中的应用，即能量不会凭空产生，也不会凭空消失，它只会从一种形式转化为另一种形式。

热力学第一定律的形式ΔU=Q-W系统内能的改变等于系统吸收的热量减去系统对外所做的功。ΔU=Q+W系统内能的改变等于系统吸收的热量加上外界对系统所做的功。

热过程与功热过程是指系统与外界之间存在热量交换的过程。功是指系统与外界之间存在能量交换的过程，表现为系统对周围环境做功或周围环境对系统做功。

热交换与内能变化1吸热2内能增加温度升高3放热

热力学第一定律的应用发电厂将热能转化为电能。内燃机将燃料的化学能转化为机械能。制冷系统将热量从低温物体转移到高温物体。

热机循环1吸热系统从高温热源吸热。2做功系统对外做功。3放热系统向低温热源放热。

卡诺循环1等温膨胀从高温热源吸热2绝热膨胀温度下降3等温压缩向低温热源放热4绝热压缩温度升高

热机效率η效率热机将吸收的热量转化为功的比例。T1-T2温差高温热源温度与低温热源温度之差。T1高温高温热源温度。

焓焓(H)是体系的总能量，包括内能(U)和压力功(PV)。焓变(ΔH)是焓的变化，表示在恒压条件下体系能量的变化。

焓变化吸热反应ΔH0放热反应ΔH0

焓变化的计算ΔH=H(产物)-H(反应物)焓变等于产物的焓减去反应物的焓。

焓变化与化学变化1燃烧放热反应，ΔH0。2电解吸热反应，ΔH0。

标准焓变化标准状态温度为298K(25°C)，压强为101.325kPa。标准焓变指在标准状态下反应的焓变，用符号ΔH°表示。

生成焓1生成焓指在标准状态下，由稳定单质生成1摩尔物质的焓变。2符号用符号ΔHf°表示。

反应热燃烧热1摩尔物质在标准状态下完全燃烧生成稳定氧化物时的焓变。中和热1摩尔强酸与1摩尔强碱在标准状态下反应生成1摩尔水时的焓变。

空气的状态参数P压强气体分子对容器壁的压力。T温度气体分子平均动能的度量。V体积气体所占的空间。

空气的焓变化空气焓空气内能和压力功之和。焓变空气焓的变化，与温度和压强变化有关。

空气热力学图解

空气调理过程加热提高空气温度。冷却降低空气温度。加湿增加空气湿度。除湿降低空气湿度。

制冷系统工作过程与性能1压缩压缩制冷剂，提高压力和温度。2冷凝制冷剂放热，凝结成液体。3蒸发制冷剂吸收热量，蒸发成气体。4节流降低制冷剂压力。

制冷剂制冷剂在制冷循环中循环流动的物质。特点低沸点、高蒸发潜热、化学性质稳定。

制冷循环分析制冷量制冷系统每小时从被冷却物体吸收的热量。能效比(COP)制冷量与输入功率之比，反映制冷系统的工作效率。

热泵系统热泵利用制冷循环原理将低温热源的热量转移到高温热源。空调在夏季将室内热量转移到室外。供暖在冬季将室外热量转移到室内。

散热与传热1传导热量通过固体物质的分子振动传递。2对流热量通过流体的流动传递。3辐射热量通过电磁波传递。

小结能量守恒能量不会凭空产生，也不会凭空消失。焓体系的总能量，包括内能和压力功。传热热量通过传导、对流和辐射三种方式传递。