能量传递

系统与外界传递能量是指系统与外界热力源(热源、功源、质源)或与其他有关物体之间进行的能量传递。[1]

1、热量

在温差作用下系统与外界传递的能量称为热量。热量与内能(或热能)之间有原则性的区别;热量是与过程特性有关的过程量,而内能(或热能)是取决于热力状态的状态量。

2、功量

功是系统除温差以外的其他不平衡势差所引起的系统与外界之间传递的能量。功的形式有很多种,包括电功、磁功、机械拉伸功、弹性变形功、表面张力功和膨胀功、轴功等等;但工程热力学主要只研究膨胀功和轴功。这是因为,工程热力学侧重研究热能与机械能的转换,而膨胀功是热转换为功的必要途径,并且热工设备的机械功往往表现为轴功。

1)膨胀功:它是指在压力差作用下,由于系统工质容积发生变化而传递的机械功。

2)轴功:系统通过机械轴与外界传递的机械功称为轴功。

3、随物质流动传递的能量

开口系统与外界随物质流传递的能量包括以下两部分:

1)流动工质本身具有的内能、宏观动能和重力位能,随工质流进或流出控制体而带人或带出控制体的能量(即内能)。

开口系统 能量传递

2)流动功:当工质在流进和流出控制体界面时,后面的流体撞开前面的液体向前进,这样后面的流体对前面的流体必须作流动功。流动功是为推动流体通过控制体界面而传递的机械功,它是维持流体正常流动所必须传递的能量。

开口系统 流动功

开口系统 流动功

流动功一种特殊的功,其数值取决了控制体进出口界面工质的热力状态,它在性质上不同于膨胀功和轴功(二者属于过程量),属于状态参数。

4、焓

焓表示流动工质向流动前方传递的总能量(包括动能、位能、内能、流动功)中取决于热力状态的那部分能量,即焓=内能+流动功。

焓

对于理想气体:

理想气体 焓

理想气体的焓和内能一样,也仅是温度的单值函数。

 

参考资料:
[1] 廉乐明, 谭羽非, 吴家正. 工程热力学(第五版)[M]. 北京: 中国建筑工业出版社, 2007.

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