当前课程知识点：工程热力学（上） > 第2章 热力学第一定律 > 2-3 闭口系统能量方程 > Video 2-3 闭口系统能量方程
通过上一小节的学习
我们知道了闭口系的能量表达式之一
在这一小节
我们将在那个表达式的基础上
引入我们常用的简单可压缩系统的闭口系能量方程
这个是我们闭口系能量方程的一般式
我们前面介绍过δQ=dU+δW
对于经过一个宏观过程
它就是Q=ΔU+W
如果说是对于每千克工质
所有的变量都用小写的符号来表示
这个写法大家一定要非常清楚
另外 在这还要提醒大家
这个表达式它的适用条件
是所有的工质 任何过程
另外一点 或者说更重要的一点
大家有可能注意到我们这个表达式
有三个量 内能 还有热量 还有功
你来看经过微元过程的时候
是δQ δW 而dU
提醒大家 内能是状态参数
所以它的微元过程
它的变化量我们用dU来表示
而热量和功 是过程量
所以它的微小变化
我们前面加的是一个δ
这个符号大家一定一定要非常清楚
然后经过一个宏观过程
是Q等于内能的变化量加上功
这个写法大家一定不要搞错
我们再来看一下 闭口系能量方程中的功这个δW
这个功 实际上是一个广义功
也就是说 各种形式的功都可以包含在这里面
具体来说它可以是容积变化功
可以是拉伸功 也可以是表面张力功
甚至这几种功都存在
这个δW应该就是
这些各项之和或者说加起来
我们来看一下闭口系能量方程的通式
这个δQ=dU+δW
如果说 你在地面上研究飞行器
这个能量就要加上宏观动能和重力位能
但是对于我们工程热力学
很少来研究空中的飞行器
也就是说 很少用到这种表达式
我们再来看一下 准静态以及可逆过程的能量方程
对于简单可压缩系统准静态过程
它的能量方程是怎样一种形式
那你就要考虑准静态过程
它有什么特点
简单可压缩系统准静态过程
它的功等于什么 等于pdv 对吧
那你就把这个表达式
带到那个通式里就可以了
也就是说 δq=du+pdv
这是简单可压缩系统准静态过程的热力学第一定律的表达式
然后我们再来看一下
对于简单可压缩系统可逆过程
那么可逆过程有什么特点
对于可逆过程系统与外界交换的热量δq=Tds
这是我们上一章学过的
你把这个δq用Tds
替换到那个通式中的那热量
就可以了
所以说对于简单可压缩系统可逆过程
它的热力学第一定律表达式是Tds=du+pdv
这个后面会经常用
如果说经过的是一个宏观过程
你对这个表达式各项就要进行一个积分
就是我们最下面这个表达式
利用我们刚才学过的内容来解释
或者说处理一些日常的问题
比如说 密闭的房间 我们用冰箱来降温是否可以
这个时候首先就要取系统
这个时候我们取房间作为系统
这是一个什么系 应该是闭口系
因为外界没有质量的传递
所以它是一个闭口系
然后还说这个房间
是一个密闭的一个房间
所以它又是绝热的
所以说你这个系统
是一个绝热的闭口系
然后我们把闭口系的能量方程写出来
Q=ΔU+W
然后来分析各项在这个具体问题中它应该取的值
首先我们来看第一个量Q
因为你是绝热的
所以这Q就应该等于0
然后冰箱要运转
外界肯定要输入功
也就是说外界对系统做功
所以这个W是小于0的
这个时候 我们的内能的变换量
就等于负的W 因为Q=0
而这W是负的
前面又加一个负号
内能的变化量怎么样
就应该是大于0的
也就是说在这个过程中
内能是增加的
内能是增加的 那温度怎么样
一定是增加的
也就是说在一个密闭的房间里面
用冰箱是不能降温的
反而会使温度怎么样 升高的
我们再来看第二个例子
这是一个示意图
门窗紧闭的房间用空调来降温
刚才是用冰箱 我们现在用空调
然后也是先取系统 取什么
还是取我们这个房间
这时候是什么系 还是闭口系
但是是否绝热 已经不是绝热了
它要向外界放热量
夏天的时候你走到室外机的旁边
你会感觉什么 感觉到热
也就是说空调它是要向外放热的
这是一个闭口系
我们还是把能量方程写出来Q=ΔU+W
然后我们对它进行分析
从左向右依次看过来
首先是Q 这Q小于0 为什么
向外界放热 所以Q小于0
然后W呢 W也是小于0的
因为你要对空调做功它才能够运转
输入电实际上就是做功
Q小于0 W小于0
然后内能的变化量等于Q减去W
这是由热力学第一定律得到的
然后如果说 热量的绝对值大于功的绝对值
你这内能的变化量
一定是小于0的
实际上Q就是大于W的
它实际上是把输入的这个功量以及房间散出的热量
加在一起排到外面去的
所以说对于用空调来降温的这样一个方式
房间的温度肯定是降低的
因为在这个过程中内能是减小的
我们现在再把这一小节的重点
跟大家一起来总结一下
应该说有两点
第一个 是闭口系的能量方程 δQ=dU+δW
在这个表达式中
大家一定要注意 什么是状态量
什么是过程量 内能是状态量
所以它前面加了一个d
而这个功和热量 它是过程量
所以它的微元过程我们用δ来表示
第二个 是简单可压缩系统在准静态过程它的功的表达式
然后简单可压缩系统可逆过程它与外界交换的热量的表达式
你如果知道
你这个简单可压缩系统准静态过程 可逆过程
它的能量方程的表达式
你自然你就知道了
而且这个 我们后面会经常用
所以大家一定要很清楚
-0-0 导引
-0-1 热能及其利用
-0-1 作业
-0-2 热能转换装置工作过程简介
-0-2 作业
-0-3 工程热力学的研究内容及方法
-0-3 作业
-0-4 工程热力学与中国能源战略及环保
-0-4 作业
-绪论 章节小测验
-1-1 热力系统
-1-1 作业
-1-2 状态和状态参数
-1-2 作业
-1-3 基本状态参数
-1-3 作业
-1-4 平衡状态
-1-4 作业
-1-5 状态方程、坐标图
-1-5 作业
-1-6 准静态过程与可逆过程
-1-6 作业
-1-7 功量
-1-7 作业
-1-8 热量与熵
-1-8 作业
-1-9 热力循环
-1-9 作业
-第1章小结及讨论习题课
-第1章 章节小测验
-2-1 热力学第一定律的本质
-2-1 作业
-2-2 热力学第一定律的推论——内能
-2-2 作业
-2-3 闭口系统能量方程
-2-3 作业
-2-4 开口系统能量方程与焓
-2-4 作业
-2-5 稳定流动能量方程与技术功
-2-5 作业
-2-6 稳定流动能量方程的应用
-2-6 作业
-第2章小结
-第2章讨论习题课
-第2章 章节小测验
-3-0 导引
-3-1 理想气体状态方程
-3-1 作业
-3-2 比热容
-3-2 作业
-3-3 理想气体的内能、焓、熵和比热容
-3-3 作业
-3-4 理想气体比热容、内能、焓和熵的计算
-3-4 作业
-3-5 研究热力过程的目的和方法
-3-5 作业
-3-6 理想气体的等熵过程
-3-6 作业
-3-7 理想气体热力过程综合分析
--Video 3-7（2）基本过程在p-v图和T-s图上的表示
-3-7 作业
-3-8 气体的压缩
-3-8 作业
-3-9 活塞式压气机压缩过程分析
-3-9 作业
-第3章小结及讨论习题课
-第3章 章节小测验
-4-0 导引
-4-1 热二律的表述与实质
-4-1 作业
-4-2 卡诺定理与卡诺循环
-4-2 作业
-4-3 克劳修斯不等式及熵的引出
-4-3 作业
-4-4 不可逆过程熵的变化
-4-4 作业
-4-5 孤立系统熵增原理
-4-5 作业
-4-6 熵方程及对熵的小结
-4-6 作业
-4-7 熵与不可逆及熵的物理意义
-4-7 作业
-第4章讨论习题课
-4-8 㶲及其计算
-4-8 作业
-第4章 章节小测验
-5-0 导引
-5-0 作业
-5-1 活塞式内燃机动力循环
-5-1 作业
-5-2 活塞式内燃机几种循环的比较
-5-2 作业
-5-3 斯特林循环
-5-3 作业
-5-4 勃雷登循环
-5-4 作业
-5-5 提高勃雷登循环热效率的其它途径
-5-5 作业
-5-6 动力循环的一般规律
-第5章 章节小测验
-期末考试
