第二章 热力学第一定律(2)
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第二章热力学第一定律2-1冬季,工厂某车间要使室内维持一适宜温度。
在这一温度下,透过墙壁和玻璃等处,室内向室外每一小时传出0.7×106kcal的热量。
车间各工作机器消耗的动力为是500PS(认为机器工作时将全部动力转变为热能)。
另外,室内经常点着50 盏100W 的电灯,要使该车间的温度保持不变,问每小时需供给多少kJ的热量?解:要使车间保持温度不变,必须使车间内每小时产生的热量等散失的热量Q = Q机+Q灯+Q散+Q补= 0Q机= 500PSh = 500×2.647796×103 kJ = 1.32×106 kJQ灯= 50×100W×3600s = 1.8×107J = 1.8×104kJQ散= -0.7×106kcal =- 0.7×106×4.1868kJ = -2.93×106 kJQ补= -Q机-Q灯+Q散= -1.32×106 kJ-1.8×104 kJ+2.93×106 kJ = 1.592×106 kJ2-2 某机器运转时,由于润滑不良产和摩擦热,使质量为150kg的钢制机体在30min内温度升高50℃。
试计算摩擦引起的功率损失(已知每千克钢每升高1℃需热量0.461kJ)。
解:由于功损转变为热产,所以W损=Q损=0.461kJ/(kg·℃)×50℃×150kg = 3457.5 kJP损= Q损/t = 3457.5kJ/(30×60)s = 1.92 kW2-3 气体在某一过程中吸入热量12kJ,同时热力学能增加20kJ。
问此过程是膨胀过程还是压缩过程?对外所作功是多少J(不考虑考虑摩擦)?解:取气体为系统,据闭口系能量方程式Q= ΔU+WW=Q−ΔU=12kJ−20kJ = −8kJ所以过程是压缩过程,外界对气体作功8kJ。
第二章热力学第一定律First law of thermodynamics First law of thermodynamics2–1 热力学第一定律的实质2-2 热力学能(内能)和总能2-22–3 热力学第一定律基本表达式2–4 闭口系基本能量方程式252–5 开口系能量方程12–1热力学第一定律的实质一、第一定律的实质能量守恒与转换定律在热现象中的应用。
二、第一定律的表述第定律的表述热是能的一种,机械能变热能,或热能变机械能的时候,他们之间的比值是一定的。
或:热可以变为功,功也可以变为热;一定量的热消失时必定产生相应量的功;消耗一定量的功时,必出现与之相应量的热。
22–2 热力学能(内能)和总能一、热力学能(internal energy)UU chU nu k平移动能U thU k 转动动能振动动能()T f 1),(v T U U =U p —()v T f ,2二、总(储存)能(total stored energy of system)、总(储存)能(o s o ed e e gy o sys e )++热力学能,内部储存能k pk pE U E E e u e e =++=3总能外部储存能宏观动能宏观位能宏观动能与内动能的区别2–3 热力学第一定律基本表达式加入系统的能量总和-热力系统输出的能量总和= 热力系总储存能的增量δW+d EE d Eδi im e δj jm e δQd ττ+τ流入:δδi iQ m e +∑流出:δδjjW m e+∑5内部贮能的增量:d E2–4 闭口系基本能量方程式τ⎡()()21tot δδj j i i Q E e m e m W τ⎤=∆+Σ−Σ+⎣⎦∫闭口系,δ0δ0i j m m ==忽略宏观动能U k 和位能U p ,E U∆=∆δd δδd δQ U W Q U W u wu w=∆+=+=∆+=+q q 第一定律第一解析式—功的基本表达式热7讨论:δd δU W U W =∆+=+δd δQ Q q u wq u w=∆+=+1)对于可逆过程δd d Q U p V=+2)对于循环netnetδd δQ U W QW =+⇒=∫∫∫ 3)对于定量工质吸热与升温关系,还取决于W 的”“+”、“–”、数值大小。