1、1可逆過程( reversible process) 定義：系統可經原途徑返回原來狀 態而在外界不留下任何變化 的過程。可逆過程與準靜態過程的關系非準靜態不可逆準靜態可逆單純傳熱過程2功(work)的定義和可逆過程的功 1功的力學定義 2功的熱力學定義：通過邊界傳遞的能量其全部效果可表現為舉起重物。3可逆過程功的計算功是過程量功可以用p-v圖上過程線與v軸包圍的面積表示功和熱量 3 系統對外作功為“+”外界對系統作功為“-”5功和功率的單位：附：4功的符號約定：4熱量（heat）1定義：僅僅由于溫差而 通過邊界傳遞的能量。2符號約定：系統吸熱“+”； 放熱“-”3單位： 4計算式及狀態參數圖熱

2、量是過程量（T-s圖上）表示5熱量與功的異同： 1.均為通過邊界傳遞的能量； 3.功傳遞由壓力差推動，比體積變化是作功標志； 熱量傳遞由溫差推動，比熵變化是傳熱的標志； 4.功是物系間通過宏觀運動發生相互作用傳遞的能量； 熱是物系間通過紊亂的微粒運動發生相互作用而傳遞的能量。功2.均為過程量；熱是無條件的；熱功是有條件、限度的。The First Law Of Thermodynamics第二章 熱力學第一定律第二章 熱力學第一定律2-1. 第一定律的建立2-2. 閉口系的能量方程2-3. 開口系的質量守恒方程2-4. 開口系的能量方程2-5. 能量方程的應用2-1. 第一定律的建立熱力學第一

3、定律實際上包含熱現象在內的能量守恒與轉換定律 自然界一切物體都具有能量，能量有各種不同形式，它能從一種形式轉化為另一種形式，從一個物體傳遞給另一個物體，在轉化和傳遞中能量的數值不變機械能守恒來源于“活力守恒”1564-1642意大利惠更斯（Huygens )1669萊布尼茲（Galileo )1686德國1738丹尼爾.伯努利（Daniel Bernoulli )彭塞利1829法國擺、斜面彈性碰撞守恒薩迪.卡諾1796-1832法國活力力x路程重量x高度=機器功效法國1792-1843科里奧利術語“功”伽利略（Galileo )10z勢能增量機械能守恒x12y合力功z12yx動能增量熱質說的失

4、敗改變了對熱的認識熱質說:熱是一種特殊的物質，稱為“熱質（Caloric）”。熱質由沒有重量的微細粒子組成，可以從一個物體流向另一個物體，其數量是守恒的。熱質的粒子互相排斥，從而物體具有熱脹的性質。1783法國拉瓦錫15世紀-18世紀 培根、胡克、牛頓、羅蒙諾索夫、熱動說：熱是組成物質的微觀粒子運動的表現，它可以由物質的機械運動轉化而來。熱質說佯謬1797倫福德Rumford慕尼黑兵工廠大炮鏜鉆孔，發現摩擦可以無休止的產生熱量英國1799戴維H.Davy英國兩塊冰摩擦實驗永動機夢想的破滅促使考慮能量關系熱力學第一定律另一說法：第一類永動機是不可能制成的 從十三世紀的法國人享內考提出第一個永動機

5、方案到后來種種方案都以失敗而告，以致法國科學院在1775年聲明：本科學院以后不再審查有關永動機的一切設計。如果永動機不成立，能量之間應滿足什么關系？量熱學的發展提供了實驗手段1593伽利略 溫度計1702阿蒙頓 空氣溫度計1724華倫海特 華氏溫標1742攝爾修斯 攝氏溫標荷蘭瑞典意大利1780J.Black布萊克英國發現熱的強度（溫度）和熱的數量（熱量）不同，他和他的學生后來正式提出了比熱、熱容量、潛熱（Latent heat）等概念。蒸汽機的發展需要熱力學理論1769英國瓦特加了冷凝器1807富爾頓美國應用于輪船1825用于火車1785應用于紡織為蒸汽機的進一步發展，迫切需要研究熱、功、能

6、量間的關系，以提高熱機效率。 Julius Robert Mayer (1814 - 1878) 小醫生與啤酒匠發現科學新理德國邁耶1840印度尼西亞 產生思想1842論自然力（即能）守恒的論文同一單位不同單位小醫生與啤酒匠發現科學新理James rescottJoule 1818-1889英國焦耳18411847熱功當量實驗儀1849論熱功當量焦耳的實驗裝置James rescottJoule 1818-1889焦耳實驗的結果 ：40年400多次熱功當量 J = 4.1868 kJ/kcal 絕熱功與路徑無關熱是與功等效的傳遞能量N.mcal熱力學第一定律的建立20一、第一定律的實質 能量守

7、恒與轉換定律在熱現象中的應用。二、第一定律的表述 熱是能的一種，機械能變熱能，或熱能變機械能的時候，他們之間的比值是一定的。 或： 熱可以變為功，功也可以變為熱；一定量的熱消失時必定產生相應量的功；消耗一定量的功時，必出現與之相應量的熱。21熱力學第一定律的建立一、物體的能量形式 能量：用來表征物理系統做功的本領，以多種形式存在 內部能量、外部能量、總能量二、功的種類 體積變化功： 軸功： 推動功： 流動功： 技術功： 有用功： 無用功： 內部功：系統體積變化所完成的膨脹功或壓縮功系統通過軸與外界交換的功開口系因工質流動而傳遞的功-焓開口系工質進出口質量的推動功之差技術上可以利用的功（動能+位

8、能+軸功）可用于提升重物、驅動機器的功除有用功之外的功 工質在機器內部對機器的做功一般情況動內勢電磁與物質種類無關與物種有關熱力學第一定律外參數內參數內參數：與坐標系無關外參數：與坐標系有關微觀粒子的動能分子移動分子轉動分子振動電子移動電子自旋原子核自旋氣體占主固體占主微動能對溫度有貢獻微觀粒子的勢能氣體固體共價鍵離子鍵核鍵分子間力分子間力（強）分子間引力（弱）化學鍵力核鍵力微勢能對溫度和比體積有貢獻25熱力學能（內能）的微觀意義內動能內位能（比體積和溫度的函數）化學能核能熱力學能 U熱能相變位能非相變位能（溫度的函數） 熱力學能是儲存能，狀態函數，廣延量，用符號 U 表示，其絕對值無法測定，

9、只能求出它的變化值。熱力學能（內能）的特點 熱力學能零點人為定 熱力學能是由微觀粒子的動、勢能構成可逆、不可逆初終平衡 微元過程比參數型 ( )/m2-2. 閉口系的能量方程（內能）循環可逆（簡單可壓縮）準靜態不可逆功一般處于非平衡非均勻態，微元處于局部平衡狀態 強度量 廣延量 比參數局部狀態內參數滿足簡單可壓縮物質狀態公理開口系的基本假定進出口局部區域態函數均布開口系的基本假定 進口體積流量面積速度 進口壓力進出口有無熱量熱一律可用于局部平衡系統單位時間進入系統的質量 離開系統的能量 = 系統質量的變化無核反應單位時間通過進出口斷面的質量流量多進出口求和 控制體內系統的質量2-3. 開口系的質量守恒方程2-4. 開口系的能量方程流動能推動功時段閉口系2-4. 開口系的能量方程流動功推動功單位質量推動功(壓能)dt時段能差功熱比焓2-4. 開口系的能量方程狀態量焓