大学课程《热工基础及流体力学（第二版）》PPT课件：第二章热力学基本定律.pptx

第二章热力学基本定律

第一节热力学第一定律一、热力学第一定律概述（一）内容：能量的数量问题（二）实质：能量守恒与转换定律（三）表述：在热能与其它形式的能量相互转换时，能量的总量保持守恒。第一类永动机是不可能制造成功的。“转换”“守恒”能量数量的转换能量形式的转换

（四）文字表达式：进入系统的能量一离开系统的能量=系统储存能的变化（五）作用：热力学第一定律是热力学的基本定律，是热力过程能量传递与转换分析计算的基本依据。它普遍适用于任何工质、任何过程（六）意义：确定了能量传递与转换的数量关系，肯定了热能与其它能量之间所存在的共同性质，即热也是一种能量，也是一种物质运动的形式。

二、闭口系统热力学第一定律解析式（一）储存能外部储存能内部储存能宏观动能宏观位能热力学能（内能）内动能内位能储存能E??Uk=f(T)Up=f(V)U=f(T,V)???注意：储存能是状态参数，?E=E2-E1?e=e2-e1

（二）闭口系统的热力学第一定律解析式Q?EW?ΔE=ΔU??注意：式中各项均为代数值，适用于闭口系统内，任意工质所进行的任意过程（可逆、不可逆）。

方程式的常用形式?单位质量工质???可逆过程?m千克工质?微元过程微元过程循环过程?

☆常见错误举例：

1)Q=?u+W?(工质数量不一致)方程中：?u（小写字母）是单位物量工质的,Q和W（大写字母）是一定工质交换的2)?Q=?U+W(过程不一致)?方程中：?Q是微元过程的吸热量,?U和W是某一过程热力学能的增量和做的功。3)?Q=?U+?W?(过程量与状态量相混淆)方程中：?Q和?W是错误符号表达，热量和功是过程量，不存在增量；增量仅对于状态量才有意义。

（三）开口系统稳定流动能量方程1、稳定流动：开口系统内任意一点工质的状态都不随时间而变化的流动。2、推动功和流动功推动功：开口系统与外界之间，因为工质流动而传递的机械功。→→开口系统mLA假想活塞面积→边界推动功=pAL=pV=mpv流动功：开口系统在出口处付出的推动功与入口处获得的推动功之差。Wf=p2V2-p1V1wf=p2v2-p1v1

3、开口系统稳定流动能量方程进入系统能量??Q离开系统能量??Ws

进入系统的能量－离开系统的能量＝储存能变化（ΔE）＝0？？？稳定流动中各点参数不随时间变化→状态不变→储存能不变→进入系统的能量＝离开系统能量???

状态参数焓：H=U+pV比焓h=u+pv??技术功Wtwt????微元过程适用：任何工质、任何可逆或不可逆的稳定流动过程

可逆过程可逆过程稳定流动方程（四）开口系稳定流动能量方程的应用1、换热设备h1h2q?

2、叶轮机械q≈0、热力发动机ws0，焓降，工质膨胀对外输出功压缩机械ws0，焓增，消耗外功来提高工质压力?即wt=wsws=h1–h2

喷管：通过流体的膨胀而获得高速流体的一种设备扩压管：利用流体的动能降低来获得高压流体的一种设备q=0、gΔz≈0、ws=03、喷管与扩压管c1h1c2h2?喷管：动能增加，焓降扩压管：动能降低，焓增

4、绝热节流节流：流体在管内流经阀门或其它流通截面积突然缩小的流道后，造成流体压力下降的现象取节流前后的两个截面分析节流前后工质焓相等?q=0、ws=0,h1=h2

第二节热力学第二定律一、热力学第二定律概述与热力学第一定律进行对比：（一）内容：1stLaw能量的数量问题；2ndLaw能量的品质问题。（二）实质：1stLaw能量转化与守恒定律；2ndLaw能量贬值原理。（三）意义：1stLaw确定了能量传递与转换