热力学基础华科版.pptVIP

利用体积功 循环为准静态过程，在状态图中对应闭合曲线 3.6 循环过程(Cyclical process) 一系统（如热机中的工质），经历一系列变化后又回到 初始状态的整个过程叫循环过程，简称循环。 V P ︱A2︱ a b c d A A1 abc过程： 吸热Q1膨胀， 系统对外做功A1 cda过程： 放热Q2压缩， 外界对系统做功A2 abcd循环过程的净功 A=A1+A2 ΔE = 0 0 正循环 正循环——热机 0 0 a b c d V P 正循环 A0 热机的能流图 热机的效率 =1？ 根据热力学第一定律 Q1-Q2=A V P 求正循环的效率 两等温过程+两等容过程 V P A1 a b c d A 0 ︱A2︱ adc过程： 吸热Q2膨胀， 系统对外做功A1 cba过程： 放热Q1压缩， 外界对系统做功A2 abcd循环过程的净功 A=A1+A2 0 逆循环 逆循环——制冷机 Q2-Q1=A 0 0 制冷机的能流图 制冷机的制冷系数 例，空气标准奥托循环，有下列四步组成 空气标准奥托循环 （2）爆炸过程：等容吸热 p V O a b c d Q1 Q2 V2 V1 （1）绝热压缩过程 （4）排气过程等体放热 （3）做功过程：绝热膨胀 T↑ P↑ P↑ 求这个理想循环的效率 解： 过程中，气体吸收的能量为 过程中，气体放出的能量为 循环效率为 是绝热过程 同理 求这个理想循环的效率 Q吸 Q放 p V O a b c d V2 V1 所以 代入上面的效率公式，可得 定义压缩比为 则 由此可见空气标准奥托循环的效率决定于压缩比 汽油内燃机的压缩比不能大于7，否则在温度升高时足以引起汽油蒸汽与空气的混合气体燃烧，设r=7 实际上汽油机的效率只有25% 1824年卡诺（法国工程师1796-1832）提出了一个能实体现热机循环基本特征的理想循环。后人称之为卡诺循环。 理想气体的卡诺循环： 1?2（等温膨胀）： 3?4（等温压缩）： 2?3（绝热膨胀）： 4?1（绝热压缩）： §3.7 卡诺循环 (Carnot cycle) 两个等温过程 + 两个绝热过程 P V 1 2 V1 V2 3 V3 4 V4 T1 T2 与温度为T1的高温恒温热源接触，T1不变， 体积由V1膨胀到V2，从热源吸收热量为 体积由V2变到V3，吸热为零 体积由V3压缩到V4，向低温恒温热源放热为 体积由V4变到V1，吸热为零。 高温热源T1 低温热源T2 Q1 Q2 A 一次循环中，气体对外作净功为 效率 绝热方程 P V 1 2 V1 V2 3 V3 4 V4 T1 T2 (V2,T1) (V3,T2) (V1,T1) (V4,T2) 1?2（绝热膨胀）： 3?4（绝热压缩）： 2?3（等温膨胀）： 4?1（等温压缩）： §3.8 逆向卡诺循环 P V 4 V4 3 V3 1 V1 2 V2 T1 T2 与温度为T2的高温恒温热源接触，T2不变， 体积由V2膨胀到V3，从热源吸收热量为 体积由V1变到V2，吸热为零 体积由V3压缩到V4，向低温恒温热源放热为 体积由V3变到V4，吸热为零。 逆向卡诺循环反映了制冷机的工作原理 高温热源T1 低温热源T2 Q放 Q吸 A 制冷系数 P V 4 V4 3 V3 1 V1 2 V2 T1 T2 一次循环中，气体对外作净功为 绝热方程 例 一卡诺制冷机从0℃的水中吸取热量，向27℃的房间 放热，假定将50kg的0℃的水变成了0℃的冰，试问： （1）放于房间的热量有多少？ （2）使制冷机运转所需的机械功多少？ 第6章 热力学第一定律 § 6.1-2 热学基础知识 § 6.3 热力学第一定律 § 6.4 热容量 § 6.5 热力学第一定律对理想气体的应用 理想气体的绝热过程 § 6.6 循环过程 卡诺循环 B A §6.1 热学基础知识 一、热力学第零定律 温度 C AC共同的平衡态——热平衡 热交换 如果系统A和系统B分别与系统C的同一状态处于热平衡，那么AB也必定处于热平衡。 具有某种共同的宏观性质： 温度 温度计 状态图中任何一点都表示系统的一个平衡态 V P o 等容过程 等压过程 循环过程 二、状态图 等值过程 任一条曲线表示由一系列平衡态组成的准静态过程 ——过程曲线 等值过程 P-V图，P-T图,T-V图 等温过程 摩擦功： 电功： 做功：可以改变系统机械运动的状态 三、 功 摩擦升温（机械功）、电加热（电功） 还能改变热运动状态、电磁运动状态变化 1、无摩擦准静态过程的功 dl p S 当活塞缓慢移动一段微小位移 dl 时，气体对外做的微量功为 当