热力学第一定律
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热力学 | |||||||||||||||||||||
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经典的卡诺热机 T(熱庫)、Q(熱量)、W(功) H(高溫)、C(低溫) | |||||||||||||||||||||
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熱力學第一定律(英语:First Law of Thermodynamics)是熱力學的四條基本定律之一,能量守恒定律對非孤立系統的擴展。此時能量可以以功W或熱量Q的形式傳入或傳出系統。即:
- ΔEint=Q+Wdisplaystyle qquad mathrm Delta E_rm int=Q+W
式中ΔEintdisplaystyle Delta E_rm int为系统内能的变化量,若外界对该系统做功,则Wdisplaystyle W为正值,反之为负值。
写成微分形式为:
- dEint=δQ+δWdisplaystyle qquad mathrm d E_rm int=delta Q+delta W
目录
1 阐述方式
1.1 热力学第一定律功率平衡方程
2 注释
3 參閱
4 参考资料
阐述方式
- 物體內能的增加等於物體吸收的熱量和對物體所作的功的總和。
- 系统在绝热状态时,功只取决于系统初始状态和结束状态的能量,和过程无关。
孤立系统的能量永远守恒。- 系统经过绝热循环,其所做的功为零,因此第一类永动机是不可能的(即不消耗能量做功的机械)。
- 两个系统相互作用时,功具有唯一的数值,可以为正、负或零。
热力学第一定律功率平衡方程
- dEsysdt=∑iQi˙+∑jWj˙+∑eme˙⋅(he+g⋅ze+12ce2)−∑ama˙⋅(ha+g⋅za+12ca2)displaystyle qquad dE_mathrm sys over dt=sum _idot Q_mathrm i +sum _jdot W_mathrm j +sum _edot m_mathrm e cdot left(h_mathrm e +gcdot z_mathrm e +1 over 2c_mathrm e ^2right)-sum _adot m_mathrm a cdot left(h_mathrm a +gcdot z_mathrm a +1 over 2c_mathrm a ^2right)
这里:
dEsysdtdisplaystyle qquad dE_mathrm sys over dt系统随时间的变化量。
Qi˙displaystyle qquad dot Q_mathrm i 通过系统边界的热量。
Wj˙displaystyle qquad dot W_mathrm j 通过系统边界的功。
me˙displaystyle qquad dot m_mathrm e 流入系统内部的质量流。
ma˙displaystyle qquad dot m_mathrm a 流到系统外部的质量流。
hdisplaystyle qquad h 比焓。
g⋅zdisplaystyle qquad gcdot z质量流所具有的势能。
12c2displaystyle qquad 1 over 2c^2质量流所具有的动能。
特例以及简化形式:
封闭系统:∑eme˙⋅(he+g⋅ze+12ce2)−∑ama˙⋅(ha+g⋅za+12ca2)=0displaystyle qquad sum _edot m_mathrm e cdot left(h_mathrm e +gcdot z_mathrm e +1 over 2c_mathrm e ^2right)-sum _adot m_mathrm a cdot left(h_mathrm a +gcdot z_mathrm a +1 over 2c_mathrm a ^2right)=0
稳定系统:dEsysdt=0displaystyle qquad dE_mathrm sys over dt=0
绝热系统:∑iQi˙=0displaystyle qquad sum _idot Q_mathrm i =0
注释
參閱
- 熱力學
- 熱力學第零定律
- 熱力學第二定律
- 熱力學第三定律
- 不可逆性
- 卡諾定理
- 熵
- 余熵
- 基態
- 熱寂
- 絕熱過程
参考资料
- 物理学基础 ISBN 7-111-15715-X(课)page470