【工程热力循环】第一定律体现热力过程中的能量守恒

压缩过程需要向气体输入一定机械功。膨胀过程可以把部分流体能量转换为功。火用反映相对环境可转化为有用功的能力。火用损失与不可逆过程造成的熵产有关。热效率与火用效率对应不同评价角度。质量守恒为开口系统分析提供基础。稳态流动中设备内储量通常不随时间改变。

第二定律规定实际过程方向的相关限制。能量守恒不表示所有能量都能完全做功。孤立系统熵在自发过程中不会减少。可逆过程是没有耗散的理想化极限。实际摩擦和有限温差传热会产生不可逆性。卡诺循环给出特定热源条件的效率上限。热机效率受到冷热源温度的共同限制。

喷管通过膨胀把部分焓转换为流动动能。扩压器通过减速提高部分流体静压力。压缩机效率需要与规定理想过程比较。热泵把热量从低温侧转移到高温侧。性能系数可以大于一而不违反能量守恒。统计热力学把宏观性质与微观状态联系。热力计算需要采用一致的单位和参考状态。工程优化应同时关注能量数量和可用程度。

闭口系统可以交换能量而不交换物质。孤立系统不与外界交换物质或能量。状态参数描述系统宏观平衡状态。热量是由温差引起的能量传递形式。内能是系统内部微观能量的综合体现。焓把内能与压力体积项组合在一起。第一定律体现热力过程中的能量守恒。