第十一章热力学基础.ppt

§11-3 热力学第一定律对理想气体等体、等压和等温过程的应用 气体在绝热过程中所作的功为 把氦气当作单原子理想气体，i =3， ? =1.67 由绝热过程方程 得 = 3 × 12.5 × 111.4 J = 4177 J 如果氦气作等温膨胀至体积为原来的2倍 等温线下的面积大于绝热线下面的面积之故 从同一初始态开始膨胀到同一体积的条件下 由此可以看出WT WQ 因为绝热线比等温线陡 一、循环过程 循环过程的特征： §11-6 循环过程 热机的效率 卡诺循环 ?E = 0 工作物质 工作物质吸收的净热 p V O A B C D 曲线包围的面积 = W Q = Q1 - Q2 = W Q1 Q2 吸热 放热 系统经过一系列状态变化过程 又回到原来的状态 内能不变 系统经历一个循环之后 经历循环过程的系统 等于它对外所作的净功 热机工作原理 热机工作原理图 Q1 Q2 低温热源 高温热源 热机 W 从高温热源吸热 Q1 在循环过程中 向低温热源放热 Q2 所作的净功 W 运用热力学第一定律 W = Q1 - Q2 净热=净功=循环过程曲线所包围面积 热机效率 二、热机效率 持续不断地把热转换为功 利用工作物质进行循环过程， 工作物质 蒸汽机工作原理示意图 锅炉 冷凝器 冷水 蒸汽 排气阀 进气阀 高温热源 低温热源 实际使用的热机系统中，工作物质经过一系列状态变化过程以后，回到原来状态时，要代换新的工作物质，存在排气和进气过程 实际使用的热机 作功 热机工作原理图 蒸汽 锅炉 水 冷水 冷凝器 排气阀 水泵 进气阀 对外作功 低温热源 高温热源 开启时 关闭时 例题11-3 一定质量的双原子理想气体原体积 2 4 p/(1.013×105 Pa) Ⅰ Ⅱ III 0 15 30 V /L 解 在等体加热过 程中气体吸收的热量为 到原状态。试求此循环的效率。 膨胀过程至体积为 30 L，最后经等压压缩过程回 加热过程至压强为 4.052×105 Pa，然后，经等温 为15 L，压强为2.026×105 Pa。从原状态经等体 在等温膨胀过程中气体吸收的热量为 在等压压缩过程气体放出的热量为 一个循环中共吸收热量为 Q1= QV + QT = 7598 J + 4213 J = 11811 J 共放出热量为 Q2= Qp = 10637 J 所以，循环效率为 汽油机工作原理图 进气 压缩 点火 膨胀作功 排气 连杆 曲轴 进气门打开 混合油气进入 活塞 汽缸 火花塞点火 排气门打开 排气 油气燃烧膨胀 例题11-4 解 对于绝热过程 求此循环效率。 作过程为奥托循环。 四冲程汽油内燃机工 有 循环的效率为 令 令压缩比 得 压缩比越大效率越高 三、卡诺循环 工作物质为气体的卡诺循环 等温膨胀过程（AB） 等温压缩过程（CD） p C T1 T2 A B D O V1 V4 V2 V3 V Q1 Q2 绝热过程 绝热过程 由两个等温过程和两个绝热过程组成的准静态循环 从高温热源吸热 向低温热源放热 在 BC 和 DA 两个绝热过程中有 所以 BC 段: DA段: 卡诺热机的效率 四、逆循环 逆循环（制冷机）工作原理 制冷机的制冷系数 低温热源 高温热源 W Q2 Q1 制冷机工作原理图 从低温热源吸热Q2 按反时针方向进行的循环 使低温物体的温度降得更低 向高温热源放热Q1 外界作功W 工作物质 卡诺制冷机的制冷系数 卡诺制冷机的逆卡诺循环 p C T1 T2 A B D O V1 V4 V2 V3 V Q1 Q2 绝热过程 绝热过程 空压机 低压汽 高压汽 散热管 传感器 节流阀 热流体 冷却管 低压 Q1 Q2 W 高压 冷却管 电冰箱工作原理图 自然界发生的过程总是自动地向一个方向进行 功热转换过程 §11-7 热力学第二定律 热传导过程 热量自动地从高温物体传到低温物体 热量自动地从低温物体传到高温物体 水自动冷却把重物提起来 相反的过程不可能发生 温度升高 重物下降 桨轮旋转 而不会自动向相反方向进行 * * 第十一章 热力学基础 研究状态变化过程中有关热功转换关系和条件 热力学的研究方法： 热力学是热现象的宏观理论 不涉及物质的微观结构，以实验定律为基础 从能量观点出发，用能量守恒及转换定律 研究大量分子热运动所表现出来的宏观规律 §11-1 功 内能 热量 §11-2 热力学第一定律 §11-3 热力学第一定律对理想气体等体、等压和 等温过程的应用 §11-4 气体的