1、1工 程 热 力 学首先学习热力学能，是储存于系统内部的能量。运动有各种不同的形态，相应地就有各种不同的能量。力学中研究过物体的动能和位能，动能决定于物体的宏观运动速度，位能取决于物体在外力场中所处的位置。那热力学能由决定于什么，或者说它有哪些能量组成呢？一、热力学能：储存于系统内部的能量也称为内部储存能热力学能分子动能（直线移动、转动、振动）（温度的函数）分子位能（内位能）（温度和比体积的函数）核能化学能对于宏观静止的物体，其内部的分子、原子等微粒不停地作着热运动，这种热运动而具有的内动能是温度的函数，此外，由于分子间有相互作用力存在，因此分子还具有位能，称为内位能，它决定于气体的比体积和温
2、度，因此，内动能、内位能、化学能和核能一起构成热力学能。在无化学反应及原子核反应的过程中，化学能、原子核能都不变化，可以不考虑，因此热力学能的变化只是内动能和内位能的变化 热力学能是状态量。U:广延参数 kJ u:比参数 kJ/kg热力学能总以变化量出现，热力学能零点人为规定说明：u=f(T,v)u=f(p,v)u=f(T,p)由于气体的热力学状态可由两个独立状态参数决定，所以热力学能一定是两个独立状态的参数，热力学能可以表示为温度和比体积的函数u=f(T,v)、温度和压力的函数u=f(T,P)或压力和比体积的函数u=f(P,v)，二、外部储存能宏观动能 Ek=mc2/2宏观位能 Ep=mgz
3、三、系统总储存能E，又称为总能系统总储存能=内部储存能+外部储存能mKg工质的总能：E=U+Ek+Ep=U+mc2/2+mgz1Kg工质的总能：e=u+ek+ep=u+c2/2+gz能量从一个物体传递到另一物体可有两种方式：一种是做功，另一种是传热。借做功来传递能量总是和物体的宏观位移有关；借传热来传递能量就不需要有物体的宏观移动，当热源和工质接触时，接触处两个物体中杂乱运动的质点进行能量交换，结果是高温物体把能量传递给低温物体，传递能量的多少用热量度量。功的形式除了在闭口系的膨胀功和压缩功这类与系统的界面移动有关的功外，还有因工质在开口系统中通过机器轴与外界传递的轴功，另外还有因工质流动而传
4、递的功，这种功叫推动功，下面我们开始学习第一个问题推动功四、推动功mKg工质推动功：W推=P AL=PV=mPv则1Kg工质工质推动功：w推=pv讲稿：如图所示为工质经管道进入气缸的过程，设工质的状态参数是p、v、T，用p-v图中，移动过程中工质的状态参数不变，讲稿：工质作用在面积为A的活塞D上的力是pA，当工质流入气缸时推动活塞移动的距离L，讲稿：所做的功W推=P AL=PV=mPv，式中m表示进入气缸的工质质量，这就是mKg工推动功，1Kg工质推动功：w推=pv，如图中矩形面积，在作推动功时工质的状态没有改变，当然它的热力学能也未改变。传递给活塞的能量显然是别处传来的，比如在后方某处有另外
5、一个活塞在推动工质使它流动。这样的物质系称为外部功源，它与系统只交换功量，例如对于汽轮机，蒸汽进入汽轮机所传递的推动功来源于锅炉中定压吸热汽化的水在汽化过程中的膨胀功，锅炉中不断汽化的水即是进入汽轮机蒸汽的外部功源。工质蒸汽在移动位置时总是从后向前获得推动功，而对前面作出推动功，即使没有活塞存在时也完全一样，工质在传递推动功时没有热力学状态的变化，当然也不会有能量形态的变化，此外工质所起的作用只是单纯地运输能量，像传输带一样。需要强调的是，推动功只有在工质移动位置时才起作用。m1p1d lv1入口推动功出口推动功AV1开口系统CV工质进入系统必须要由后面工质推它进入，那推动过程所做的功就是工质
6、进、出开口而传递的功。推动功：进、出开口而传递的功气缸活塞 飞轮热源左止点1pv 推动功和膨胀功气缸飞轮热源左止点12pv气缸飞轮热源左止点12pv气缸 飞轮热源左止点1pv气缸 飞轮热源左止点 右止点12pv气缸 飞轮热源左止点 右止点12pv21w p d v 膨胀功推动功pvw推pv注意：推动功 是pv不是 pdv，v 没有变化 作用过程中，工质仅发生位置变化，无状态变化。与宏观流动有关，流动停止，推动功也不存在。对推动功的说明容 器高压输气管 并非工质本身的能量变化引起，而由外界做出。推动功与所处状态有关，是状态量。pvw推 p vp1v1p2v2五、流动功系统为维持工质流动所需的功流
7、动功：=p2v2-p1v1推动功差（p2v2-p1v1）是系统为维持工质流动所需的功，称为流动功，故而，开口系与外界交换的功量是膨胀功与流动功之差。定义式（kJ）（kJ/kg）六、焓的定义H=U+pV h=u+pv 系统与外界交换物质，储存于越过边界进入系统的工质内部的热力学能带进了系统，同时还把从外部功源获得的推动功pv也带进了系统；系统输出工质，则系统不仅输出其热力学能，还要输出推动功，因此系统中因引进（或排除）工质而获得（或输出）的总能量是热力学能与推动功之和（U+pv），为简化公式和简化计算，人们把它定义为焓),(),(),(v T f h T p f h v p f h 焓是状态参数
8、注意 1 2212 1 2 1h h dh h hb a 0 dh焓的物理意义 焓的物理意义流动的工质对系统加入的能量或者工质流动时系统对外界释放的能量。对流动工质，焓代表能量，对静止工质，焓不代表能量。工质流动携带的能量和工质状态有关 机械能注意 hpv u gZ c 221焓是重要而常用的状态参数蒸汽轮机等动力机换热器等热交换设备工程上经常用焓差来进行计算！h ws h q 热空气冷空气2制冷剂凝结水h1h2q=?进口参数出口参数1 2h h h q 小结：热力学能：包括分子动能、分子位能、核能和化学能，由于没有发生化学反应，没有核裂变；所以工程热力学研究的热力学能只包括分子动能和分子位能；焓是状态量、为广延参数，对流动工质，焓代表能量(热力学能+推动功)对静止工质，焓不代表能量，物理意义：开口系中随工质流动而携带的、取决于热力状态的能量。
