一、热力学能

1、热力学能

热力学能是状态函数，使用符号表示，具体包括：

• ，包括平动动能、转动动能、振动动能，是与温度有关的函数。
• ，位能。

2、总（储存）能

总能使用符号表示，其计算方法为：

即，总能等于热力学能、宏观动能、宏观位能的和。

二、热力学第一定律

1、表述

热可以变成功，功也可以变为热；一定量的热消失时必定产生相应量的功；消耗一定量的功时，必出现与之相应量的热。其实质是能量守恒与转换定律在热现象中的应用。

热力学第一定律的基本表达式为：加入系统能量的总和-热力系统输出的能量总和=热力系统总储存能的增量。若加入系统的能量为：，输出的能量为：，则内部储能增量为：

移项，得：

两边积分，得到：

2、闭口系能量方程

对于闭口系，，并忽略宏观动能和位能，即，则：

称之为第一定律的第一解析式。其他形式为：

对于可逆过程，有：

对于循环过程，有：

3、开口系能量方程

(1) 定义

推动功是指因工质在开口系统中流动而传递的功：

推动功只有在工质移动越过边界时才起作用。

流动功是推动功之差，是系统为维持工质流动所花费的代价：

定义焓为热力学能与推动功之和：

(2) 稳定流动能量方程

稳定流动存在以下特征：

• 各截面上参数不随时间变化。

对于这种系统，流入系统的能量为：

其中为速度，为重力加速度。

流出系统的能量为：

根据，得到：

或：

称为第一定律的第二解析式，其它形式为：

移项得：

等号左边为热能转变成功的部分，等号右边分别为流动功、机械能增量和轴功。定义技术功：

代入上式，得到：

或：

对于可逆过程：

可逆过程技术功可以用过程线与轴包围的面积表示。第一定律第二解析式的其他写法：

对于可逆过程，有：

第一定律的两解析式可以相互导出：

但是只有在开口系中能量方程才用焓。

(3) 伯努利方程

对于管内流动的流体，流入为：

流出为：

两者相减，若内增为，且不考虑温度变化和密度变化，则得到伯努利方程：