第二章 热力学第一定律 First law of thermodynamics 2–1 热力学第一定律的实质 2-2 热力学能（内能）和总能 2–3 热力学第一定律基本表达式 2–4 闭口系基本能量方程式 2–5 开口系能量方程
热是能的一种，机械能变热能，或热能变机械能的时候，他们之间的比值是一定的。 2–1 热力学第一定律的实质 一、第一定律的实质 能量守恒与转换定律在热现象中的应用。 二、第一定律的表述 热是能的一种，机械能变热能，或热能变机械能的时候，他们之间的比值是一定的。 或： 热可以变为功，功也可以变为热；一定量的热消失时必定产生相应量的功；消耗一定量的功时，必出现与之相应量的热。
2–2 热力学能（内能）和总能 一、热力学能(internal energy) 2–2 热力学能（内能）和总能 一、热力学能(internal energy) Uch Unu Uth 平移动能 转动动能 振动动能 Uk Up— 二、总（储存）能(total stored energy of system) 热力学能，内部储存能 宏观动能 宏观位能 总能 外部储存能
宏观动能与内动能的区别 三、热力学能是状态参数 测量 p、V、T 可求出 四、热力学能单位 五、工程中关心
加入系统的能量总和－热力系统输出的能量总和= 热力系总储存能的增量 2–3 热力学第一定律基本表达式 加入系统的能量总和－热力系统输出的能量总和= 热力系总储存能的增量 E E+dE 流入： 流出： 内部贮能的增量：dE
E E+dE 或
2–4 闭口系基本能量方程式 闭口系， 忽略宏观动能Uk和位能Up， 第一定律第一解析式— 热 功的基本表达式
讨论： 1）对于可逆过程 2）对于循环 3）对于定量工质吸热与升温关系，还取决于W 的 “+”、“–”、数值大小。
例 自由膨胀 如图， 抽去隔板，求 解：取气体为热力系 —闭口系？开口系？ ? 强调：功是通过边界传递的能量。 例A4302661 例A4303771
归纳热力学解题思路 1）取好热力系; 2）计算初、终态; 3）两种解题思路 从已知条件逐步推向目标 从目标反过来缺什么补什么 4）不可逆过程的功可尝试从外部参数着手。
2–5 开口系能量方程 一、推动功(flow work; flow energy)和 流动功(flow work; flow energy) 2–5 开口系能量方程 一、推动功(flow work; flow energy)和 流动功(flow work; flow energy) p 1 p1 o v1 v 推动功：系统引进或排除工质传递的功量。
流动功：系统维持流动 所花费的代价。 推动功在p-v图上：
二、焓 (enthalpy) 定义：H=U+pV h=u+pv 单位：J（kJ） J/kg（kJ/kg） 焓是状态参数。 物理意义： 引进或排出工质而输入或排出系统的总能量。
三、稳定流动能量方程(steady-flow energy equation) 稳定流动特征： 1）各截面上参数不随时间变化。 2）ΔECV = 0， ΔSCV = 0， ΔmCV = 0ּ··· 注意：区分各截面间参数可不同。
流入系统的能量: – 流出系统的能量: = 系统内部储能增量: ΔECV 考虑到稳流特征： ΔECV=0 qm1=qm2=qm; 及h=u+pv
讨论： 1）改写式（B）为式（C） 输出轴功 （C） 流动功 热能转变 成功部分 机械能增量
2）技术功(technical work)— 技术上可资利用的功 wt 由式（C） 可逆过程
3)第一定律第二解析式 可逆 4）两个解析式的关系 总之： 1)通过膨胀，由热能 功，w = q –Δu 2)第一定律两解析式可相互导出，但只有在开系中 能量方程才用焓。
四、稳定流动能量方程式的应用 流进系统： 流出系统： 1.蒸汽轮机、气轮机 (steam turbine、gas turbine) 内部储能增量： 0
2.压气机，水泵类 (compressor，pump) 流入 流出 内部贮能增量 0
3.换热器（锅炉、加热器等） (heat exchanger: boiler、heater etc.)
流入： 流出： 内增： 0 若忽略动能差、位能差
4. 管内流动 流入： 内增： 0 流出：
例A4312661 例A4322661 例A4332771 例A4333771
如何？ 归纳： 1）开口系问题也可用闭口系方法求解。 2）注意闭口系边界面上热、功交换；尤其是边界面 变形时需考虑功的交换。 3）例A4333771中若有无摩擦及充分导热的活塞，结果如何？ ——解法三即可认为是这种情况，故无影响。 4）若A4333771活塞为绝热材料制造， 若活塞下有弹簧， 若··· ··· 如何？ 下一章