第5章热力学基础-02a讲义.pptVIP

图示为一理想气体的几种状态变化过程的 P-V 图，其中MT为等温线，MQ为绝热线，判断在 AM、BM、CM 三种准静态过程中分别是吸热还是放热？ M 思 路： 让热力学过程与绝热过程构成循环 (1)讨论 CM 过程的热量 正循环 (2)讨论 BM 过程的热量 逆循环 放热 吸热 例题 如果卡诺热机的循环曲线所包围的面积从图中的 增大为 ，那么循环 与 所作的净功和热机效率变化情况是： (A) 净功增大，效率提高 (B) 净功增大，效率降低 (C) 净功和效率都不变 (D) 净功增大，效率不变 卡诺热机效率 思 路 例题 一定量的理想气体经历 acb 过程时吸热 500 J。 则经历 acbda 过程时，吸热为 (A) -1200 J (B) -700 J (C) -400 J (D) 700 J 由 知a、b点温度相同 由 知a、b点内能相同 O 1 4 1 4 a b c d e 思 路 对acb， 对bda， 例题 一定量的单原子分子理想气体，从初态 A 出发，沿图示直线过程变到另一状态 B，又经过等容、等压两过程回到状态 A。 (1) 求A→B，B → C，C → A各过程中系统对外所作的功W，内能的增量 以及所吸收的热量Q。 (2) 整个循环过程中系统对外所作的总功以及从外界吸收的总热量（过程吸热的代数和）。 解： 单原子 1 2 1 3 例题 B→C： C→A： (2) (1) A→B： 一定量的某种理想气体进行如图所示的循环过程。已知气体在状态 A 的温度为TA＝300 K。求： (1) 气体在状态B、C的温度； (2) 各过程中气体对外所作的功； (3) 经过整个循环过程，气体从外界吸收的总热量。 1 3 100 300 解：由图可知，A、B、C三点的压强和体积为已知量。 (1) C→A为等体过程， B→C为等压过程， 例题 (2) 各过程中气体所作的功分别为 A→B： B→C： C→A： (3) 整个循环过程中气体所作总功为 因循环过程内能增量为 因此该循环中气体总吸热 1 3 100 300 Beijing Information Science Technology University 第五章 热力学基础 §5-3 循环过程 卡诺循环 关于热机 在历史上， 热力学理论最初是在研究热机的工作过程的基础上 发展起来的。热机是利用热量来做功的机器， 例如蒸汽机、内燃机、汽轮机等都是热机。 如何设计一个合理的热机? 热机是重复地进行着某些过程而不断吸热做功。为了研究热机的工作过程，引入循环过程的概念。 在热机中被利用来吸收热量并对外做功的物质 叫工作物质，如蒸汽机中的水蒸气。 热机原理 一、循环过程 O P V 正循环 逆循环 若系统（工作物质）经过一系列状态变化后 又回复到初始状态，这一过程叫循环过程。 若系统的循环过程准静态地进行， 则循环过程可用P —V 图上闭合曲线来表示。 根据过程进行的方向把循环过程分为两种情况：正循环和逆循环。 沿顺时针方向变化称正循环， 沿逆时针方向变化称逆循环。 系统在循环过程中能量变化和转化如何进行？ 由热力学第一定律 循环过程就是系统经过一系列变化后又回复到初始状态 O P V 正循环 逆循环 (内能增量为零) (系统做的功等于系统吸的热量) 正循环： 如图系统状态沿顺时针方向变化。 为了计算循环过程做的功， 把过程分为： AaB、BbA 两个分过程。 A→a→B ：系统做的功等于曲线 AaB 下的面积 B→b→A ：系统做的功等于曲线 BbA下的面积 由于过程中系统的体积连续膨胀，系统对外做正功 系统的体积连续被压缩，系统对外做负功。 整个循环过程系统做的净功等于两块面积之和 闭合曲线所围面积 整个循环过程系统做的净功 等于闭合曲线所围面积。 正循环的结果是系统从热源净吸热并对外界做净功。 对正循环 把使系统进行正循环的设备称作热机， 如内热机、蒸汽机等就是实际的热机， 高温热源(T1) 低温热源(T2) A 热 机 热机一般需要高低两个热源 其发生的能量转换关系 热机工作一个循环净吸热等于热机做的净功 热机效率： 意义：吸收的热量有多少转变为对外做的功。 高温热源(T1) 低温热源(T2) A 热 机 热机示意图 逆循环 如图系统状态沿逆时针方向变化。 把过程分为 AbB、BaA 两个分过程 B→a→A：系统做的功等于曲线 BaA 下的面积， 过程中系统的体积连续被压缩，系统对外做负功。 A→b→B ：系统做的功等于曲线 AbB 下的面积 系统的体积连续膨胀，系统