二热力学第一定律.ppt

第二章 热力学第一定律(The First Law of Thermodynamics) 内容 2.1 热力学过程 2.2 功 2.3 热量 2.4 内能、热力学第一定律 2.5 第一定律对均匀物质系统的应用 2.6 第一定律对理想气体的应用 2.7 第一定律对循环过程的应用 *2.8 内燃机的理想循环 *2.9 空调器的致冷制热原理简介 2—1 热力学过程 2—1 热力学过程 2—1 热力学过程 2—2 准静态过程中的功 2—2 准静态过程中的功 2—2 准静态过程中的功 2—2 准静态过程中的功 2—2 准静态过程中的功 2—2 准静态过程中的功 2—2 准静态过程中的功 理想气体热力学过程的主要公式： 例题 P54 例题 5 例题 P60 例题1 发动机每完成一个工作循环时，曲轴转动二周（720℃），进、排气门各开启一次，活塞完成四个行程，其中进气、压缩和排气行程是消耗动力，只有作功行程产生动力。 3 四行程汽油机工作过程分析 2 工作原理（视频） 3 工作过程分析 结构 ?? 发展非常缓慢，直到1946年荷兰的Philips Company研制出第一台液化空气的斯特林制冷机； ?? 采用氦气作为工作介质，极大的提高了性能； ?? 大约10年后，斯特林制冷机被用来冷却红外探测器件； ?? 近200年的发展过程中，斯特林热机的基本结构没有发生大的变化； ?? 但是，蓄冷材料，密封技术，柔性板弹簧支撑 技术的发展使它已经成为一种非常高效，紧凑，可靠的制冷机，得到了广泛的应用。 2-9 空调器的制冷制热原理 自学 1 理解准静态过程。掌握功、热量、内能和焓的概念。 2 掌握热力学第一定律，能熟练用于理想气体各等值过程和绝热、多方过程。 3 认识循环过程及热机效率的意义，掌握热机效率的计算方法。 4 掌握制冷系数的计算方法。 5 了解工业技术上常用的几种热机的循环过程。 二、内容概要(P69——71) 1、理想气体的状态方程 二、内容概要(P69——71) 5、内能 内能是状态函数，热力学过程中内能的变化与过程无关，仅由系统的初、末态决定 理想气体的内能仅是温度的函数 二、内容概要(P69——71) 5、内能 内能是状态函数，热力学过程中内能的变化与过程无关，仅由系统的初、末态决定 理想气体的内能仅是温度的函数 二、内容概要(P69——71) 8、热循环（正循环）——工作物质系统从高温热源吸热对外做功，同时向低温热源放热。 二、内容概要(P69——71) 8、热循环（正循环）——工作物质系统从高温热源吸热对外做功，同时向低温热源放热。 本章的基本习题有以下几方面的内容： 1 利用热力学第一定律解决热力学系统在状态变化过程中的内能、热量＆功之间的相互联系。 注意： 1）ΔU、W和Q必须采用同一单位； 2）ΔU、W和Q可正可负，按其符号规定取正负； 3）ΔU由系统的初态＆末态决定。W和Q由过程决定，不同的过程有不同的量值。 4）要把P-V图的定性分析和定量计算有机结合起来，达到迅速和准确。 2 求解热机效率问题 公式 中的Q1 是指循环各过程中从外界吸收的总热量，而不是从外界吸收的净热量。 3 制冷系数 2.8 内燃机(internal combustion engine)的理想循环 一、定容加热理想循环——奥托循环 二、定压加热理想循环——迪塞尔循环 三、逆向斯特林(Stirling)循环 inverse Sterling cycle 制冷系数 由于狄塞尔循环没有K＜10的限制，故其效率可大于奥托循环。柴油机比汽油机笨重而能发出较大功率，因而常用作大型卡车、工程机械、机车和船舶的动力装置。 工作过程和原理 斯特林制冷机发展历史 不依赖于空气，不燃烧，也不更换——航空，潜艇等；冰箱效率高，绿色制冷剂，制冷温区广，启动电流低，制冷剂容易控制等特点（绿色环保）。 练习 逆向斯特林致冷循环的热力学循环原理如图所示，该循环由四个过程组成，先把工质由初态 等温压缩到 状态，再等体降温到 状态，然后经等温膨胀达到 状态，最后经等体升温回到初态A，完成一个循环。试求该致冷循环的致冷系数。 p V A B C D 分析： BC、DA是等容过程 AB、CD是等温过程 CD过程的吸热为本题所要的 B、C；A、D温差相等，所以两过程中的吸、放热的量值相等。只计算AB、CD过程的吸、放热，然后做差值即为功。 在过程中AB中，向外界放出的热量为： 整个循环中外界对工质所作的功为： 所以循环的致冷