热力学第一定律[开放和封闭系统]

通过 | 2019年3月10日

热力学第一定律

第一个热力学定律州:

a之间的净热和功相互作用的代数和系统及其周围环境在一个热力循环是零

在数学上

对于循环过程

ΣQ =ΣW

地点:

Q =热相互作用

功相互酌

对于有限非循环过程

1 - 2= W1 - 2+ΔE

地点:

内能

在一般情况下

E = U + KE + PE +任何其他储存的能量

地点:

U =分子间能

动能

势能

在一个封闭的系统处于平衡状态KE, PE和其他储存能量都为零。

这意味着

E = U

因此,对于一个有限的非循环过程,热力学第一定律就变成了

1 - 2= W1 - 2+ΔU

如果只考虑P* δ v功,则上述方程变为

1 - 2= P* δ v + δ u

请注意:通常,系统做的功和给系统的热总是正的。

内部能量

一个系统性质其在系统运行过程中的变化等于系统与周围环境相互作用的热和功之差。

焓是一个热力学量,等于系统的总热量。

在数学上

H = U + PV

根据第一定律热力学

1 - 2= P* δ v + δ u

1 - 2= P (V2- v1) + U2- U1

重新整理一下上面的方程

1 - 2= U2+ P2V2——(U1+ P1V1)

从焓的方程可以得出

1 - 2= H2- - - - - - H1

比热

比热是单位质量温度提高一摄氏度所需要的热量。

比热分为两种

  1. 等容比热

Cv=(∂u/∂T)v =常数

  1. 比热恒压

Cp=(∂h/∂T)p =常数

第一定律适用于开放系统(或控制音量)

与封闭系统不同,质量在开放系统中进进出出。这里我们要考虑质量守恒。

热力学第一定律

质量守恒定律

(dm1/dt) - (dm2/dt) = dm简历/ dt

在哪里

dm1/dt =进入系统的质量速率

dm2/dt =质量离开系统的速率

dm简历/dt =系统中储存的质量速率

能量守恒

e = u + p*v + g*z + (v2/ 2)

在哪里

e =在流体中储存能量

u =储存在流体流中的内能

V2/2 =流体流动的动能

g*z =储存在流体流中的势能

p*v =功的压力

开放系统第一定律的数学表达式

(dm1 / dt) * e1 +(∂Q /∂t) - (dm2 / dt) * e2(∂W /∂t) = dE简历/ dt

在稳定状态

m1 = m2 = m

简历/ dt = 0

因此方程就变成了

(dm/dt)*e1 +(∂Q/∂t) - (dm/dt)*e2 -(∂W/∂t) = 0

上述方程也称为定常流动能量方程。

还读:

什么是热力学状态?

研究热力学的宏观方法

什么是二财产规则?

什么是系统的死状态?

什么是点函数?

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