热力学第一次课(2011上课)
第一节课 热学导论
卡诺明白指出热不是一种物质而是一种能量的形式， 虽然他是最早有热力学能量守恒概念的人，但由于 晚了近五十年，其间又有梅耶（Julius Robert Mayer, 1814-1878）和焦耳提出功能互换的原理， 故一般都不把卡诺视为能量守恒定律的创始人，况 且在一八七八年时，第一定律和第二定律皆已完成 了。
焦耳奠定热力学基础
英国物理学家焦耳奠定了「能量守恒定律」，
为热力学的发展确立基础，同时，其理论亦 造就了冷冻系统的发展，改善了普罗大众的 生活素质。
他是第一位研究热能、机械能与电能的相互
关系的科学家，也是第一位发现气体自由膨 胀时四周温度会随之下降的科学家。
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焦耳James Prescott Joule (1818-1889)花了 将近四十年的时间来证明功转换成热时，功和所产生热的比是 一个恒定的值 ，即热功当量 。 The
权威的皇家学会的新年致辞中，发表了题 为〈笼罩在热和光的动力理论上的十九世 纪之云〉的著名演讲，他认为物理世界晴 空万里，动力理论（dynamic）可以解释一 切物理问题；唯有两个小问题：即以太理 论和黑体辐射理论 ，尚待解决。
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第四个阶段：二十世纪三○年代至今
这个时期主要是由于量子力学的引进而建立
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一七八九年出生于美国后到英国又到德国而受封的伦福伯 爵（Count Rumford）（原名Benjamin Thompson）在慕 尼黑兵工厂监督大炮钻孔，发现热是因摩擦而产生，因而 断言，热不是物质而是来自运动。
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一七九九年英国化学家，即后来的首任皇家研究院 院长戴维（Sir Humphry Davy）在维持冰点的真空 容器中进行摩擦的实验，发现即使是两块冰相互摩 擦也有些冰熔化成水，所以他认为摩擦引起物体微 粒的振动，而这种振动就是热。
(精品)工程热力学课件：热力学第一定律
恒定流量
流过系统任何断面的质量相等
m1 m2 m
恒定参数
进入的能量与离开的能量相等
dEcv 0
开口系统稳态稳流能量方程
dEcv
Q
(h1
1 2
c12
gz1) m1
(h2
1 2
c22
gz2 ) m2
Ws
稳态稳流 m1 m2 m
dEcv 0
Q
(h2
1 2
c22
gz2
)
m
(h1
( Q W ) ( Q W ) 0
1b 2
2 c1
( Q W ) ( Q W )
1a 2
1b 2
p1
b
a c
2
V
与路径无关
用dU表示
是某状态函数的全微分
热力学能的物理意义
dU = Q - W
Q
W
dU 代表某微元过程中系统通过边界交换 的微热量与微功量两者之差值，也即系统内 部能量的变化。
气轮机 1.5MPa 320℃
0.6m3
例题
大储气罐蒸汽状态稳定，管道
气轮机
内的蒸汽量可忽略。 绝热，忽略动、位能，没有质
1.5MPa 320℃
0.6m3
量流出。
dEcv
Q
(h1
1 2
c12
gz1) m1
(h2
1 2
c22
gz2 ) m2
Ws
2
2
2
1 dEcv 1 h1 m1 1 Ws
Q
2
可逆过程的技术功
w ( pv) wt
w d ( pv) wt
可逆过程 pdv d ( pv) wt
第二章热力学第一定律
所研究的 物质对象
系统与环境
物质进出 能量得失 √ √
封闭系统 隔离系统
√
状态及状态函数
系统有p, V, T, 组成, 内能等等宏观性质, 系统内的每个粒子 又有结构, 运动情况和粒子间相互作用等微观性质. 系统的宏观 性质有些是各粒子微观性质的某种平均作用, 如温度是分子热 运动的平均强度; 有些则是粒子微观性质的总体表现, 如压力是 分子运动碰撞容器壁面时对单位面积壁面的总垂直力.
状态及状态函数
系统的状态 是系统所有宏观性质的综合表现. 具有单值对应的函数关系 (a) 系统所有的性质一定, 状态就一定; (实际上当系统中物质量及组成, 温度, 压力(或体积) 一定时, 状态便可确定) (b) 状态一定, 系统所有的性质均一定. 因此, 宏观性质又称为状态函数 状态函数的基本性质——状态函数法的基础. • 其微小变化值可用数学上的全微分表示，如dT, dp, dV… • 其增量只与系统的始态和终态有关, 与具体变化途径无关
系统的宏观性质简称性质, 有的可以测量, 有的不可以测量. 性质可分为如下两大类:
系统的性质
{ 强度性质 无空间上的加和性: T,
T p T p
广延性质 有空间上的加和性: n, V ,U, H ,S ,G …
p ,Vm , Um …
nL VL UL SL nR VR UR SR
两者的关系：广延性质的 摩尔量是(准)强度性质， 如:摩尔体积 Vm 等.
{p
su
}
W
p始
一粒粒取走砂粒 (剩 余 砂 粒 相 当 前 述 一个重物)
V终
p始
V始
热力学第一定律优质课
热力学第一定律优质课哎呀，今天我们聊聊热力学第一定律，听起来很高深，但其实和我们日常生活息息相关，简直是个神奇的家伙。
想象一下，你在厨房忙活，锅里炖着肉，突然锅盖一打开，那香味立马飘了出来，让你口水直流。
这就是能量在你身边悄悄流动，没错，热力学的奥秘就在于此。
热力学第一定律，说白了就是能量守恒定律，能量既不会凭空出现，也不会无缘无故消失。
就像我们常说的“光阴似箭，日月如梭”，时间在流逝，但能量始终在转移。
比如说，你把火点着了，锅里的水被加热，水分子开始活跃，嘿，瞬间就沸腾了。
可别小看这水，里面的能量可多得很，它像个活力四射的小精灵，把热量转化为蒸汽，哇，这一过程可真是神奇。
再说说我们生活中的其他例子。
想想你骑自行车，踩踏板的时候，腿上的力量转化成车轮的转动，这个过程简直像魔法一样！骑得越快，风迎面扑来，爽快得不得了。
这就是能量的转化，正是热力学第一定律在你的骑行中默默运作。
能量一会儿在你腿上，一会儿在车轮上，玩得不亦乐乎。
如果把能量比作一位小朋友，那它就是个好动的家伙，永远都在不同的地方跑来跑去。
举个例子，太阳光照在大地上，植物吸收这些光能，进行光合作用，变成养分，哇，这可是个大团圆的结局！能量从太阳到植物，再到我们吃的美食，真是个美妙的循环。
你看，这第一定律让我们生活变得丰富多彩，就像菜市场里的各种新鲜水果一样，让人眼花缭乱。
这个定律还有个很重要的概念，叫做内能。
可以把内能想象成你家冰箱里的食物。
冰箱里保持着食物的新鲜，里面的温度变化，能量的转移，全都与内能有关。
想象一下，放进冰箱里的热饭菜，哎呀，刚开始时热乎乎的，过了一段时间，哗，冷了，能量悄悄跑掉了。
没错，这就是能量在变动，它从热的状态转向冷的状态，真是个聪明的小家伙。
再聊聊热机，热机可是一项伟大的发明。
想象一下，汽车发动机就像一个能量的转化工厂，燃料在里面燃烧，产生热量，这些热量又转化为动能，让车子飞驰而去，简直快得飞起！每一次启动，都是能量在做大秀。
有机化学 化学热力学基础-熵(2011-3-9-3)
在一绝热容器中盛有水， 例1 在一绝热容器中盛有水，其中浸 有电热丝，通电加热。 有电热丝，通电加热。将不同的对象 看作系统，则给出Q和 与 比较 比较）。 看作系统，则给出 和W(与0比较）。
（1）以电热丝为系统 （2） 0 Q > 0, W = 0
（3）以容器内所有物质为系统 Q = 0, W > 0
自发过程的特点： 自发过程的特点： ①一切自发过程都是单向地趋于平衡状 态，其逆过程需要外加功才能完成。 其逆过程需要外加功才能完成。 ②自发过程都可利用来做有用功。 自发过程都可利用来做有用功。
自发的化学反应： 自发的化学反应： H2(g) + 1/2 O2(g) = H2O(l) △rHm < 0 N2(g) + O2(g) = 2NO(g) △rHm > 0 冰融化、 溶解是自发又吸热的. 冰融化、NH4NO3溶解是自发又吸热的 事实证明：不能用是放热还是吸热来 事实证明： 判断化学反应的自发方向 热力学表明，自发性由两个因素决定： 热力学表明，自发性由两个因素决定： 1.体系趋向于最低能量 体系趋向于最低能量； 1.体系趋向于最低能量； 2.体系趋向于最大混乱度 体系趋向于最大混乱度。 2.体系趋向于最大混乱度。
自由能变与反应自发性判据： 自由能变与反应自发性判据： 封闭体系，等温等压， 封闭体系，等温等压，只作体积功的条件下 正反应自发. △G ＜ 0 正反应自发 平衡状态，正逆反应都不自发. △G ＝ 0 平衡状态，正逆反应都不自发 逆反应自发. △G ＞ 0 逆反应自发 以上为热力学第二定律的表述之一。 以上为热力学第二定律的表述之一。
（4）将容器内所有物质以及电源和 其它一切有影响的物质看作系统
Q = 0, W= 0
物理化学课件及考试习题 试卷 答案第一次习题课 (热力学第一定律、第二定律).
＝－1329 J
3. 乙醇的燃烧反应为： C2 H 5OH (l ) 3O2 ( g ) 2CO2 ( g ) 3H 2O(l )。已知在298K 时乙醇的标准摩尔燃烧焓为―1366.91 kJ m ol1，试计算298K时乙醇的 标准摩尔生成焓。已知298K时 CO2 ( g ) 和 H 2O(l ) 的的标准摩尔生成焓分
绝热可逆膨胀
1mol单原子理想气体 P2=101.3 kPa T2=？，V2＝11.95 dm3
反抗恒外压绝热不可逆膨胀
1mol单原子理想气体 P1=101.3 kPa T3=？,V2＝11.95 dm3
（1）对绝热可逆膨胀过程，由热力学第一定律及过程特征有：
(P1)1- γ(T1) γ ＝(P1) 1-γ (T2) γ 据此可解出T2＝145.6K。 W＝ΔU＝nCv,m(T2－T1)＝1×1.5×8.314×(145.6－298.2)＝－1903 J Q＝0 ΔH＝nCP,m(T2－T1)＝1×2.5×8.314×(145.6－298.2)＝－3172 J
(2) 对反抗恒外压的绝热不可逆膨胀过程，根据 热力学第一定律及体积功的定义有：
W＝ΔU＝nCv,m(T2－T1)＝－Psur(V2－V1) ＝－ Psur(V2－V1) ＝－101.325(11.95－nRT1/P1)
＝－ 101.325(11.95－1×8.314×298.2/607.95)
＝－797.6 J T2＝T1－797.6/(1.5×8.314) ＝298.2－64.0 ＝234.2K
4. 2mol双原子理想气体从状态300K,150KPa先恒容 冷却使压力降至50KPa,再恒温可逆压缩至100KPa。 求整个过程的Q、W、 ΔU、 ΔH及ΔS。
_传热学与工程热力学_教学设计
教育教学研究总第199期一、基本描述课程名称 传热学与工程热力学总学时数64（实验学时：8；讲课学时：56）课程要求 必修开课时间第三学期英文译名Engineering Thermodynamics and Heat Transfer授课对象 安全工程专业、消防工程专业本科生分类专业基础课先修课高等数学、大学物理、工程流体力学二、教学定位传热学与工程热力学（热工学）是讨论热工转换、热能的合理利用和热量传递规律的科学。
该课程内涵丰富、概念抽象、公式数量多、联系工程实际范围广，是安全工程与消防工程专业四年制本科一门重要的专业基础课。
安全与消防专业所研究解决的问题，如采暖、空调、通风、热源、冷源以及建筑物和矿井下的温度、湿度等问题的调节与控制都要以热力学和传热学物理模型研究为基础。
因此学生掌握“传热学与工程热力学”课程的基本理论直接影响其专业水平，对今后从事科学研究、工程应用及管理都非常重要。
传热学与工程热力学具有百年历史，目前全国约有30多个专业开设该课程，同型专业开设“传热学与工程热力学”课程的目的是一致的：即应用热力学和传热学的基本概念、基本定律和工质的热力性质对各种类型热工设备或热力系统的热工过程进行分析计算，以寻求提高热能利用率的最佳途径。
消防与安全专业的研究对象主要是热能的直接利用，其中涉及到湿空气等工质的热力性质以及热功转换知识；本课程的教学定位是基础科学理论与工程实际之间的桥梁，着重培养学生应用基础知识的能力和工程实践的素养，为后续专业课的学习奠定坚实的理论基础。
三、课程内容实质工程热力学部分是关于热现象的宏观理论，研究的方法是宏观的，它以归纳无数事实所得到的热力学第一定律、热力学第二定律作为推理基础，通过研究对象的基本参数、导出参数和热力学行为，对宏观现象和热力过程进行分析研究，同时以基本定律为依据，探讨各种热力过程的特性，达到提高热能利用率和热功转换效率的最终目的，其主要特点是理论-实验-工程应用互相印证，结论真实可信。
《工程热力学》PPT课件
n从到0，放热→0 →吸热；等温线右内能增加，左内能减少。 例如压缩机压缩过程：K＞n＞１
第五节 热力学第二定律
重点掌握：
1、热力学第二定律的表述； 2、热力循环的热效率； 3、卡诺循环的热效率。
一、热力学第二定律的表述
1、热量不可能自发的、不付任何代价的由一个低温物 体传至高温物体。—热量不可能自发地从冷物体转移到
K= cp/cν：绝热指数
3、参数间的关系： 由 Pvk=常数 →P1v1k=P2v2k →P1/P2=(v2/v1)k 又 Pv=RT →P=RT/v →Tvk-1=常数 →T1/T2=(v2/v1)k-1 →T2=T1(v1/v2)k-1 =T1εk-1 4、过程量的计算： 推出： w=-u q=w+ u q=0
一、定容过程
1、定义：过程进行中系统的容积（比容）保持不变
的过程。
2、过程方程式：ν =常数 3、参数间的关系： 由 PV=RT 知，P/T=常数， 所以： P1/P2=T1/T2, P1/T1=P2/T2 4、过程量的计算： 又 q=Δ u+w， 由 W=∫PdV， 且 dV=0
→ w=0
→ q=Δ u
热力系统从一个平衡状 态到另一个平衡状态的变 化历程。
力过程。
二、膨胀功Ｗ（Ｊ）
气体在热力过程中由于体 积发生变化所做的功（又 称为容积功）
规定：热力系统对外界做功为正，外界对热
力系统做功为负。 由δ W=PdV得： dV>0，膨胀,δ W>0， 系统对外界做功； dV<0，压缩,δ W<0， 外界对系统做功； dV=0，δ W=0， 系统与外界之间无功量 传递。
四、课程的特点、要求、学时分配、考核
特点:本课程理论性较强，无多少实物供参照，课堂上的 讲授以理论分析和推导为主。
热力学第一定律第二定律习题课-题目精选全文完整版
可编辑修改精选全文完整版热力学第一定律、第二定律习题课1．将373.15K 、0.5×101.325kPa 的水汽100dm 3等温可逆压缩到101.325kPa （此时仍为水汽），并继续压缩到体积为10.0dm 3为止(压力仍为101.325kPa ，此时有部分水汽凝结为水)。
试计算整个过程的Q 、W 、△U 和△H 。
假定水汽为理想气体，凝结出水的体积可忽略不计。
已知水的汽化热为40.59kJ·mol -1；水的正常沸点为将373.15K ，此时水的密度为958kg·m −3，水汽的密度为0.588kg·m −3。
2．已知在263.15K 时水和冰的饱和蒸气压分别为p l ＝611Pa 和p s ＝552Pa ，273.15K 下水的凝固热为−6028J ∙mol -1，水和冰的等压摩尔热容分别为75.4J ∙K −1∙mol −1和37.1J ∙K −1∙mol −1。
试求：(1) 273.15K 、101.325kPa 下1mol 水凝结为冰过程的ΔS ，ΔG ；(2) 263.15K 、101.325kPa 下1mol 水凝结为冰过程的ΔS 和ΔG ，并判断该过程能否自动进行。
3．判断下列说法是否正确：1) 状态给定后，状态函数就有一定的值，反之亦然。
2) 状态函数改变后，状态一定改变。
3) 状态改变后，状态函数一定都改变。
4) 因为ΔU = Q V ，ΔH = Q p ，所以Q V ，Q p 是特定条件下的状态函数。
5) 恒温过程一定是可逆过程。
6) 气缸内有一定量的理想气体，反抗一定外压做绝热膨胀，则ΔH = Q p = 0。
7) 根据热力学第一定律，因为能量不能无中生有，所以一个系统若要对外做功，必须从外界吸收能量。
8) 系统从状态I 变化到状态II ，若ΔT = 0，则Q = 0，无热量交换。
9) 在等压下，机械搅拌绝热容器中的液体，使其温度上升，则ΔH = Q p = 0。
《工程热力学》电子讲稿-all
第0章绪论一、相关知识1。
能源与能量的利用能量一切物质都具有能量。
能源:提供各种有效能量的物质资源。
暖气—热能；风—风能；太阳—太阳能；原子—原子能，汽、柴油-化学能。
能量的利用过程实质是能量的传递和转换过程，参看课本图0—1。
大多数的能量以热能的形式被利用.热能的直接应用——供热、采暖热能的动力应用——转化为机械能或电能2.热力学热力学：一门研究物质的能量、能量传递和转换以及能量与物质性质之间普遍关系的科学. 工程热力学：研究热能与其他形式能量（主要为．．．机械能．．．）之间的转换规律及其工程应用,是热力学的工程分支。
3.常见的能量转换装置（1）蒸汽动力装置锅炉（2) 内燃机汽油机/ 柴油机(3）燃气轮机航空发动机、机车（4) 蒸汽压缩制冷装置冷库、空调四种装置都是热能与机械能的相互转换。
二、课程内容1.基本概念及定律（基础）热力系统、状态参数、平衡态、热力学第一定律、第二定律等等.U（热力学能）、H(焓）、S（熵Entropy）、Ex（Exergy)、An（Anergy）热力学第0定律：两个系统分别与第三个系统处于热平衡，则两系统彼此也必然处于热平衡。
热力学第1定律：热能作为一种能量形态，可以和其它能量形态相互转换，转换中能量的总量守恒。
热力学第2定律:一切自发实现的涉及热现象的过程都是不可逆的。
热力学第3定律：当趋于绝对零度时，各种物质的熵都趋于零.2.能量转换过程和循环的分析研究及计算方法（方法）热能 机械能提高热效率大气中的热能能否利用？抽掉中间挡板是否做功？3.能量转换过程常用工质的热力性质（工具）水、氧气、空气、氨（制冷剂）4.化学热力学（第十三章，自学）（补充) 燃料的燃烧基础+方法+工具+(补充）三、研究方法热力学按研究方法分1。
宏观热力学（经典)宏观热力学：以热力学第一第二定律为基础，简化模型，推导公式得出结论，结果可靠。
不足：未考虑分析原子结构，无法说明热现象本质及其内在原因。