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工程热力学与传热学第2章热力学第一定律典型问题分析典 型 问 题1. 基本概念分析1 等量空气从相同的初态出发，分别经过可逆绝热过程A和不可逆绝热过程B到达相同的终态，分析空气的热力学能变化：ΔU A, ΔU B的关系。
2 自然界中发生的一切过程都必须遵守能量守恒定律，反之，遵守能量守恒与转换定律的一切过程都可以自发进行。
3 系统中工质经历一个可逆定温过程，由于没有温度变化，故该系统中工质不能与外界交换热量。
4 封闭热力系内发生可逆定容过程时，系统一定不对外作容积变化功。
5 封闭热力系中，不作膨胀功的过程一定是定容过程。
6 气体膨胀时一定对外作功。
7 工质吸热后一定会膨胀。
8 根据热力学第一定律，任何循环的净热量等于该循环的净功量。
9 热力过程中，工质向外界放热，其温度必然降低。
10 工质从同一初态出发，分别经历可逆过程和不可逆过程达到相同的终态，则两过程中工质与外界交换的热量相同。
11 工质所作的膨胀功与技术功，在某种条件下，两者的数值会相等。
12 功不是状态参数，热力学能与推动功之和也不是状态参数。
13 焓是状态参数，对于闭口系统，其没有物理意义。
14 流动功的改变量仅取决于系统进出口状态，而与工质经历的过程无关。
2. 计算题分析1 一个装有2kg工质的闭口系统经历了如下过程：过程中系统散热25kJ，外界对系统作功100kJ，比热力学能减少15kJ/kg，而且整个系统被举高1000m。
试确定过程中系统动能的变化。
2 一活塞汽缸中的气体经历了两个过程，从状态1到状态2，气体吸热500kJ，活塞对外做功800kJ。
从状态2到状态3是一个定压的压缩过程，压力为400kPa，气体向外散热450kJ。
并且已知U1=2000kJ，U3=3500kJ，试计算2-3过程中气体体积的变化。
3 已知新蒸汽进入汽轮机时的焓h1=3232kJ/kg，流速c f1=50m/s，离开汽轮机的排汽焓h2=2302kJ/kg，流速c f2=120m/s，散热损失和进出口位置高度差可忽略不计。
第二章 热力学第一定律第一节 第一定律的实质及热力学能和总能能量守恒与转换定律是自然界的基本规律之一，它指出：自然界中的一切物质都具有能量，能量不可能被创造，也不能被消灭；但能量可以从一种形态转变为另一种形态，且在能量的转化过程中能量总量不变。
热力学第一定律是能量守恒与转换定律在热现象中的应用。
它确定了热力过程中热力系统与外界进行能量交换时，各种形态能量数量上的守恒关系。
一、热力学能热力学能是与物质内部粒子的微观运动和粒子的空间位置有关的能量。
它包括分子移动、转动、粒子震动运动的内动能和分子间由于相互作用力的存在而具有的内位能，故又称内能。
内动能取决于分子热运动，是温度的函数，而内位能取决于分子间的距离，是比体积的函数，即u = f ( T, v )二、总能除热力学能外，工质的总能量还包括工质在参考坐标系中作为一个整体，因有宏观运动速度而具有动能、因有不同高度而具有位能。
前一种能量称之为内部储存能，后两种能量则称之为外部储存能。
我们把内部储存能和外部储存能的总和，即热力学能与宏观运动动能和位能的总和，叫做工质的总储存能，简称总能。
即p k E U E E =++ （2-1）E---总能； U---热力学能； E k ---宏观动能； E p ---宏观位能。
第二节 第一定律的基本能量方程及工质的焓一、焓在有关热力计算总时常有U+pV 出现，为了简化公式和计算，把它定义为焓，用符号H 表示，即H=U+pV （2-2）1kg工质的焓值称为比焓，用h表示，即h=u+pv （2-3）焓的单位是J，比焓的单位是J/kg。
焓是一个状态参数，在任一平衡状态下，u、p和v都有一定得值，因而焓h也有一定的值，而与达到这一状态的路径无关。
当1kg工质通过一定的界面流入热力系统时，储存于它内部的热力学能当然随着也进入到系统中，同时还把从外部功源获得的推动功pv带进了系统。
因此系统中因引进1kg工质而获得的总能量是热力学能与推动功之和（u+pv），即比焓。
第二章热工学理论基础自从发明蒸汽机以后，各类热力原动机相继发展起来，先后出现了汽油发动机、柴油机、汽轮机和燃气轮机等。
而汽轮机以功率大、效率高、运行可靠著称，成为带动发电机的首选原动机。
热工学理论，正是在这些热机生产实践的基础上形成的。
热能的利用包括两种方式:一种是把热能直接用于加热物料；另一种是把热能转换成机械能。
因此热能利用过程与能量传播和转换过程是紧密相关的。
热工学理论是以热力学的两个基本定律为基础。
因为热能转换为机械能是通过工质的热力过程和热力循环来完成，因而对过程和循环的分析是热力学的主要内容；对热力过程和热力循环进行分析时，必须用到工质水及其蒸汽的性质，故对于蒸汽性质及其循环的讨论也是其中一项重要内容。
第一节基木概念自然界中存在的物质有固体、液体、气体三种状态。
每种物质随着外界条件的变化，它本身的状态也发生变化。
比如，水是液体，当加热时，它的温度升高，变成气体——水蒸汽；反之，如将水冷却，它的温度下降，又变成固体——冰。
在热机里要使热能不断转变成机械能，一定要借助一种工作物质，把这种实现热能和机械能相互转换的媒介物质，叫做工质。
了解工质性质尤为重要。
工质的变化规律，是通过温度、压力、比容、焓、熵等物理特性来表示，凡能够表示工质状态特性的物理量，统称为状态参数。
一、温度温度是表示物体冷热程度的物理量。
热物体温度高，冷物体温度低，当两个物体接触时，温度高的物体就向温度低的物体传热。
如果二者间没有热量传播，则两个物体的冷热程度一样，即处于热平衡状态，两物体温度相等。
在发电厂里，需要测量温度的地方很多，如进入汽轮机的蒸汽温度，冷却水温度、润滑油温度等。
不知道各处的温度，就不能了解运行情况。
处于热平衡状态的物体具有相同的温度，这是利用温度计测量物体温度的依据。
当温度计与被测物体达到热平衡状态时，温度计的温度即等于被测物体的温度。
温度的数值表示方法称为温标。
常用的有热力学温标和摄氏温标。
1、热力学温标(绝对温标)国际单位制采用热力学温标为基本温标。
