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一、熱力學第一定律：能量守恒與轉換定律

對于任何系統，各項能量之間平衡的關系一般表示為：

進入系統的能量－離開系統的能量=系統儲存能量的變化

适用于一切工質和一切熱力過程。

（一）内能

内能單位:J或KJ U=U(T,v)

系統儲存能：E=U E_k E_p e=u e_k e_p

注意點：

1、内能是狀态參數（内能的變化∆U隻與初終态有關）。

2、工質經過循環後，内能的變化為0。

3、對于理想氣體u=f(T)

（二）功

1、體積變化功W

系統體積變化所完成的膨脹功或壓縮功，是熱變功的源泉，與其它形式的能量的轉換則屬于機械能的轉換。

2、軸功Ws

通過軸與外界交換的能量。

（三）焓

焓=内能 推動功

單位：J或J/Kg

焓是狀态參數：∮▒〖dh=0〗 h=f(p,T)；h=f(T,v)

物理意義：

①焓表示工質沿流動方向向前傳遞的總能量中取決于熱力狀态的那部分能量。

②對于不流動工質，焓隻是一個複合狀态參數。

③對于理想氣體

二、熱力學第一定律基本表達式

（一）閉口系基本能量方程式：Q=∆U W δQ=dU δW

q=∆u w δq=du δw

對于可逆過程：Q=∆U ∫_1^2▒pdV

2、對于循環：∮▒δ Q=∮▒〖dU ∮▒〖δW ∮▒〖dU=0 ∮▒〖δQ=∮▒W_net 〗〗〗〗

（二）開口系統穩定流動能量方程：适用于：任何工質，任何過程。

開口系統穩定流能量方程式：Q=∆H 〖W 〗_t δQ=dH δW_t

q=∆h w_t δq=dh δw_t

對于可逆過程：Q=∆H-∫_1^2▒Vdp

對于循環：∮▒δ Q=∮▒〖dH ∮▒〖δW_t ∮▒〖dh=0 ∮▒〖δQ=∮▒W_net 〗〗〗〗

三、穩定流動能量方程式的應用

1、動力機（蒸汽輪機、氣輪機）：

2、壓氣機、水泵類：

3、換熱器：

4、噴管：使氣流加速的設備：

5、流體的混合：

6、絕熱節流：

四、氣體的性質

（一）理想氣體特點：

（1）理想氣體分子的體積忽略不計

（2）理想氣體分子之間無作用力；

（3）理想氣體分子之間以及分子與容器壁的碰撞都是彈性碰撞。

當實際氣體ρ→0，v→∞的極限狀态時，即為理想氣體。

實際氣體在低壓高溫時可按理想氣體處理。

（二）理想氣體的狀态方程：PV=mR_g T

實際氣體

實際氣體和理想氣體的偏差在于，實際氣體分子之間存在着相互的作用力，分子本身占有一定的體積。

1、壓縮因子

2、對比态原理和對比參數

對比态原理:接近于臨界點時，所有流體都顯示出相同的性質。

特點：①對比态方程中沒有物性常數，所以是通用方程。

②從對比态方程中可看出：

相同的p，T 下，不同氣體的v不同：

相同的p_r，T_r下，不同氣體的v_r 相同：

③對應态定律：對于能滿足同一對比狀态方程的同類物質，如果它們對比參數的其中兩個相同，則第三個參數就一定相同，物質也就處于對應狀态中。

④凡是臨界壓縮因子相近的氣體，可以看做彼此熱相似。

（四）理想氣體的比熱容

注意：理想氣體可逆絕熱過程的絕熱指數：K=γ

3、比熱容不同的計算方法

①真實比熱容：

②平均比熱容:

③定值比熱容

（五）理想氣體的内能和焓

1、理想氣體内能（熱力學能）：Δu=cV (T2-T1)

僅是溫度的函數,适用于理想氣體一切過程或實際氣體的定容過程。

2、理想氣體焓：Δh=cp (T2-T1)

也是溫度的函數，适用于理想氣體一切過程或實際氣體的定壓過程。

（六）理想混合氣體的定義

由相互不發生化學反應的理想氣體組成混合氣體，其中每一組元的性質如同它們單獨存在一樣，因此整個混合氣體也具有理想氣體的性質。混合氣體的性質取決于各組元的性質與份額。

1、混合氣體的基本定律

（4）混合氣體的折合摩爾質量和折合氣體常數

①混合氣體的折合摩爾質量：

②理想混合氣體的平均氣體常數：