第3章 热力学第一定律

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1、第 3 章 热力学第一定律3.1 基本要求 深刻理解热量、储存能、功的概念，深刻理解内能、焓的物理意义 理解膨胀（压缩）功、轴功、技术功、流动功的联系与区别 熟练应用热力学第一定律解决具体问题3.2 本章重点 1必须学会并掌握应用热力学第一定律进行解题的方法，步骤如下：1 ）根据需要求解的问题，选取热力系统。2 ）列出相应系统的能量方程3 ）利用已知条件简化方程并求解4 ）判断结果的正确性 2深入理解热力学第一定律的实质，并掌握其各种表达式（能量方程）的 使用对象和应用条件。3切实理解热力学中功的定义，掌握各种功量的含义和计算，以及它们之 间的区别和联系，切实理解热力系能量的概念，掌握各种系统

2、中系统能量增量的 具体含义。4在本章学习中，要更多注意在稳态稳定流动情况下，适用于理想气体和 可逆过程的各种公式的理解与应用。3.3 例 题例 1门窗紧闭的房间内有一台电冰箱正在运行 , 若敞开冰箱的大门就有一 股凉气扑面,感到凉爽。于是有人就想通过敞开冰箱大门达到降低室内温度的目 的,你认为这种想法可行吗?解：按题意，以门窗禁闭的房间为分析对象，可看成绝热的闭口系统，与外界无热量交换，Q=0,如图3.1所示，当安置在系统内部的电冰箱运转时，将有电功输入系统，根据热力学规定：w 0，即系统的内能增加，也就是房间内空气的内能增加。由于空气可视为理想气体，其内能是温度的单值函数。内能增加温度也增加

3、，可见此种想法不但不 能达到降温目的，反而使室内温度有所升高。若以电冰箱为系统进行分析，其工作原理如图3.1所示。耗功W后连同从冰室内取出的冷量Q o 一同通过散热片排放到室内，使室内温度升高。I冰室丁 首I(b)JLe房间图 3.1例 2. 既然敞开冰箱大门不能降温，为什么在门窗紧闭的房间内安装空调器 后却能使温度降低呢?解:参看图 3.2, 仍以门窗紧闭的房间为对象。由于空调器安置在窗上，通 过边界向环境大气散热，这时闭口系统并不绝热，而且向外界放热，由于Q0,虽 然空调器工作时依旧有电功W输入系统，仍然W0，但按闭口系统能量方程：AU二Q-W，此时虽然Q与W都是负的，但Q W，所以A U

4、0, U0 , W0B Q=0, U0 ,W0, U0 , W=0D Q=0, U=0 ,W=0三、填空1. 热量与膨胀功都是量，热能通过差而传递，膨胀功通过传递。2. 闭口系统q = Ah适用于过程，开口系统q = Ah适用于。3. 能量方程式q = Ah+ws适用的条件是。4. 公式切适用于理想气体的过程。5 .公式5q二dh适用于任何气体的过程。6.公式5 ws =dh适用于过程。四、名词解释热力学第一定律焓系统的储存能技术功稳态稳流五、计算题1. lkg空气从初态卩=5bar, T1 =340K。在闭口系统中进行可逆绝热膨胀，其容积变为原来的2倍（笃=2vJ求终态压力、温度、内能、焓的变化及膨胀功。2. 压气机产生压力为6bar，流量为20kg/s的压缩空气，已知压气机进口 状态p=lbar, t=20t，如为不可逆绝热压缩，实际消耗功是理论轴功的1.15 倍，求压气机出口温度匸2及实际消耗功率P。3. 气体从P = lbar，v1 =0.3 m 3压缩到p2 =4bar，压缩过程中维持下列关系 p=av+b其中a=-15bar/m 3，试计算过程中所需的功，并将过程表示在P-v图上。