内能与焓及热力学第一定律的三个能量方程式的理解-(自己制作-质量保证)

内能与焓及热力学第一定律的三个能量方程式的理解作者：***【作者单位】**************地址：************邮编：***************【摘要】：定义内能与焓，其次能量守恒定与转换定律在热力学中的应用，构成了热力学第一定律，它确定了热力过程中热力系统与外界进行能量交换时，各种形式能量在数量上的守恒关系。热力学第一定律的能量方程式就是系统变化过程中的能量平衡方程式,热力学第一定律应用于不同热力系统时，可得到不同的能量方程。【关键词】内能，焓，热力学第一定律，能量方程式InternalenergyandenthalpyandtheunderstandingforthethreeenergyequationofThefirstlawofthermodynamicsAuthor:********Theauthorunit：**************Address:******************code:******************Abstract：Definitionofinternalenergyandenthalpy，thentheuseofEnergyconservationandconversionlawinthermodynamicsConstitutethefirstlawofthermodynamics，Itidentifiesinthethermalprocessofthermodynamicsystemandexternalexchangeenergy,thevariousformsofenergyinanumberofconservation.ThefirstlawofthermodynamicsenergyequationistheenergybalanceequationIntheprocessofsystemchange.WhenThefirstlawofthermodynamicsappliedtodifferentthermodynamicsystems,Wecangetdifferentenergyequation.Keywords:Internalenergy；Enthalpy；Thefirstlawofthermodynamics；Energyequation内动能、内位能及维持一定分子结构的化学能和原子核内部的原子能等一起构成内部储存能，统称热力学能，即内能。内能U是状态函数，其变化只取决于始终态，是下列各种能量的总和：分子热运动形成的内动能，它是温度的函数；分子间相互作用形成的内位能，它是比体积的函数；维持一定分子结构的化学能，原子核内部的原子能及电磁场作用下的电磁能等。在无化学变化及原子核反应的过程中，热力学能的变化只是内动能及内位能的变化。我国法定的热力学能计量单位是焦耳（J），Kg1物质的热力学能称为比热力学能，用符号u表示，单位KgJ/。工质在流经一个开口系统时，进入（或带出）系统的能量除工质本身具有的热力学能，工质还有在开口系统中流动而传递的推动功，我们就把这些工质流经一个开口系统时的能量总和叫做焓，用大写字母H表示。Kg1工质的焓称为比焓，用小写字母h表示，焓的单位为焦耳（J），比焓的单位是KgJ/，焓是一个状态参数。热力学第一定律表述之一：自然界一切物质都有能量，能量有各种不同形式并可互相转化，在转化过程中总值不变（即能量守恒与转化定律）。表述之二：第一类永动机是造不成的。热力学第一定律的能量方程式就是系统变化过程中的能量平衡方程式，是分析状态变化过程的根本方程式。它可从系统在状态变化过程中各项能量的变化和它们的总量守恒这一原则推出。这一原则应用于系统中的能量变化时可写成：进入系统的能量－离开系统的能量＝系统中储存能量的增加。对于闭口系统：进入和离开系统的能量只包括热量和做功两项。对于开口系统：有物质进出分界面，所以进入系统的能量和离开系统的能量除以上两项外，还有随同物质带进、带出系统的能量。所以，热力学第一定律应用于不同热力系统时，可得到不同的能量方程。对于封闭系统，热力学第一定律可表达为Q＝ΔU+W或δQ＝dU+δW,它表明向系统输入的热量Q,等于系统内能的增量ΔU和系统对外界做功W之和。由于该能量方程是直接根据能量守恒原理建立起来的，因此，能量方程适用于闭口系统任何工质的各种热力过程，无论过程可逆还是不可逆。对于可逆过程，由于δw=pdv或w=21pdv,于是有：δq=du+pdv或q=△u+21pdv.由于热能转换为机械能必须通过工质膨胀才能实现，因此，闭口系统能量方程反映了热工转换的实质，是热力学第一定律的基本方程式。对于非封闭系统（即开口系统）而言，系统总能量的增加来源于两部分：一部分是由外界接受的热量与系统对外做功二者之差的净能量；一部分是流入与流出系统的工质所带入系统的净能量。开口系统与外界间所传递的功有两部分：开口系统和外界间通过进、出口截面以外的外界所传递的功，被称为轴功；在进、出口截面上为推动工质进、出系统所传递的功，被称为推动功。.动力机械在一个工作周期中获得的功称为技术功，用表示,2tQHHW.能量方程式对于不稳定流动和稳定流动，可逆与不可逆过程都适用，也能适用于闭口系统。对于（开口系统）稳定流动能量方程：根据稳态稳流工况特征可知：同一时间内进出控制体界面及流过系统内任何断面的质量均相等，即：δm1=δm2=…=δm;同一时间内进入控制体的能量和离开控制体的能量相等，因而控制体内能量保持一定。即：dEc=o.对于微元热力过程：q=dh+1/2dc2+gdz+δws.开口系统稳态稳流能量方程的表达式，普遍适用于稳态稳流各种热力过程。212211QUUpVpV进气排气tW【参考文献】[1]、《物理学教程》马文蔚，第二版，高等教育出版社2010年[2]、包科达．热物理学基础[M]．北京高等教育出版社，2001．[3]、《物理学史》，郭奕玲、沈慧君著，清华大学出版社。2000年[4]、《现代物理知识》，2001年第3期[5]、《热学》，常树人编著，南开大学出版社2001年[6]、汪志诚．热力学·统计物理(第3版)[M]．北京高等教育出版社．2003．