制御体積におけるエネルギーの保存

熱力学の第一法則は、システム内に蓄積されたエネルギーの総変化率は、システムに伝達される熱と仕事の正味の速度に等しいと述べています。

特定の瞬間にシステムと一致する制御ボリュームの場合、システムに入る正味の熱と仕事は、制御ボリュームに入る正味の熱と仕事と等しくなります。

このシステムと一致制御ボリュームには、レイノルズ輸送定理が適用されます。

制御ボリューム内のエネルギー変化の合計速度は、蓄積されたエネルギーの時間変化率と境界を通る正味のエネルギーの流れの両方によって決まります。

境界を越えて流れるエネルギーには、シャフトワークや圧力ワークなどの熱とワークからの寄与が含まれます。

シャフトの仕事はタービンのような回転部品から生じますが、流体の応力は圧力の仕事を生み出します。

一般エネルギー方程式は、蓄積されたエネルギー、熱、シャフトの仕事、および垂直応力による圧力の仕事というすべての要素を組み合わせたものです。

この方程式は、熱伝達、シャフトワーク、および制御面の圧力を組み込んだ流体システムのエネルギー保存を表しています。