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鞍山科技大学 姜丽娜 大学物理 第二册 热学 第3章 热力学第一定律 鞍山科技大学 姜丽娜 正循环热机及其循环效率图示 （二）电冰箱和空调机 电冰箱 　工质：低温不液化 　NH3　　氟里昂（R12，CF2C2破坏臭氧层）　　R134a（C2H2F4四氟代乙烷） 　原理： 　　　工质被压缩至液化　　经膨胀阀压强下降而进入蒸发器，工质沸腾，从冷冻室内吸吸收汽化热　　工质蒸汽进行下一循环。 空调机　 　　既可致冷也可升温 练习1：一摩尔单原子理想气体所经历的循环 过程如图所示,其中 ab为等温过程, 设V2/V1=2,求循环效率 答案： a V2 V1 o V P b c 等温膨胀 c→a等体过程,工质吸热 解： a→b等温过程,工质吸热 §2.9 循环练习题及标准解答 * 冷凝器 锅炉 泵 汽缸 吸热Q1 高温热库T1 低温热库T2 蒸汽机工作原理示意图（1） 活塞 §2.7 循环过程 水箱 泵 冷凝器 锅炉 泵 汽缸 吸热Q1 高温热库T1 低温热库T2 蒸汽机工作原理示意图(2) 气体膨胀做功A1 泵 水箱 冷凝器 锅炉 吸热Q1 放热Q2 蒸汽机工作原理示意图(3) 水箱 外界对气体做功A2 泵 泵 汽缸 高温热库T1 低温热库T2 1769年法国Ｎ．Ｊ．居诺制造的蒸汽汽车 蒸汽机工作原理示意图 摘自《中国大百科全书》 梁守志绘 历史上，热力学最初是在研究蒸汽机工作过程的基础上发展起来的。 　　在循环中被利用来吸收热量并对外做功的物质系统称工作物质。 三、循环的特征 二、工作物质（工质）： ：△U＝0 A a b c d P o V V1 V2 一、循环过程： 若物质系统由某个状态出发，经过任意的一系列过程，最后回到原来的状态，这样的过程称为循环过程，或简称循环。 P-V图上的循环过程 如果循环的各阶段均为准静态过程，则循环过程可用闭合曲线表示： 正(热)循环 逆(致冷)循环 系统对外界做净功A 外界对系统做净功A A = Q吸－Q放 Q吸= Q放－A p V A Q吸 Q放 p V A Q放 Q吸 a b c d a b c d 实例：火力发电厂的热力循环 水泵 A1 ?A2 ? Q1 锅炉 汽轮机 冷凝器 电力输出 ?Q2 ? 绝热 V O |Q2| p饱 p Q1 A1 工质复原，内能不变D U = 0 泵 气缸 T1 Q1 T2 Q2 A1 锅炉（高温热库） 冷凝器（低温热库） A2 循环过程的特征： 锅炉 烟筒 现代火力发电厂结构示意图 碾磨机 空气 喷射给水器 发电机 水管 冷凝塔 除尘器 涡轮 水泵 传送带 现代“火力发电厂”外貌 正循环（P－V图上顺时针的循环） 四、循环效率： 吸热Q1 放热Q2 正循环是把热量持续地转化为功的机器，这种机器称热机。例如：蒸汽机、内燃机、汽轮机等都是热机 A a b c d P o V V1 V2 由热力学第一定律 定义热机效率为： 效率：在一次循环中，工质对外做的净功占它吸收的热量的比率 工质经历循环是任意的，包括非准静态过程。 系统向外界放热 系统从外界吸热 系统对外界作功 高温热源 低温热源 a b c d p V 系统对外界作功 如果取消低温热库（Q2=0) 这种从单一热源吸热全部用于对外做功的热机，称为第二类永动机。 工质 Q1 高温热源T1 A 1 p V 2 T1 Q1 等温吸热 A 绝热压缩 第二类永动机能制成吗？ 五、第二类永动机能制成吗？ 能实现吗? 摘自《中国大百科全书》 章又新绘 摘自《中国大百科全书》 章又新绘 奥托热机装置简介 工质 点 火 装 置 活 塞 进 气 阀 排 气 阀 V1 V P V2 a e 奥托循环过程 吸 气 V1 V P b a V2 e 绝热压缩 奥托循环过程 压 缩 V P a b e c 绝热压缩 吸热Q1 点火 V1 V2 奥托循环过程 V P c a b e 绝热压缩 d 绝热膨胀 吸热Q1 作 功 V1 V2 奥托循环过程 V P c a d b e 绝热压缩 绝热膨胀 吸热Q1 放热Q2 放 热 V1 V2 奥托循环过程 V P c a e b 绝热压缩 d 绝热膨胀 吸热Q1 放热Q2 V1 V2 奥托循环过程 排 气 奥托循环效率 V1 V P c a d V2 b e 绝热压缩 绝热膨胀 吸热Q1 放热Q2 吸 气 V1 V2 V c a d b 绝热压缩 绝热膨胀 吸热Q1 放热Q2 P 热机循环效率： b→c等体吸热 d→a等体放热 c→d绝热膨胀过程： a→b绝热压缩过程： V1 V2 V c a d b 绝热压缩 绝热膨胀 吸热Q1 放热Q2 P 当： 绝热压缩比： 致冷机工作原理示意图 §2.8