热学第五章第一定律 大学物理热学部分PPT.ppt

热学 如果热力学系统包含许多部分,各部分之间没有达到平衡,各部分相互作用很小,各部分本身能分别保持平衡态,系统总的内能等于各部分内能之和 §5.6 气体的内能 焦耳-汤姆逊实验 萨迪.卡诺(Sadi Carnot 1796-1832) 萨迪.卡诺(Sadi Carnot 1796-1832) 萨迪.卡诺(Sadi Carnot 1796-1832) * 三、多方过程 n=0, 等压过程 n=1, 等温过程 n=γ, 绝热过程 n=∞, 等体过程 1、 n为多方指数 n=γ n=∞ n=1 n=0 等温 绝热 等体 等压 p V 0 TVn-1=C Pn-1Tn=C * 3、多方过程摩尔热容 2、多方过程的功： n代替γ 所有满足pVn =常数的过程都是理想气体多方过程，其中n可取任意实数。 * 当n ?时：Cn,m 0, ΔT0, ΔQ0 吸热 若1n ?时：Cn,m 0, ΔT0, ΔQ0 ，放热 ,称为多方负热容 * §5.8 循环过程 卡诺循环 一、循环过程 A B C D p V 0 一 系统由某一平衡态出发，经过任意的一系列过程又回到原来的平衡态的整个变化过程，叫做循环过程。 顺时针----正循环；逆时针----逆循环。 二、正循环热机及其效率 ABCD所围成的面积就是正循环 所做的净功W’。 热机的效率： 高温热源T1 低温热源T2 工质 * 由热力学第一定律： 三、卡诺热机 循环由两条等温线和两条绝热线组成 1 2 3 4 T1 T2 绝热线 等温线 p V 0 卡诺循环： 由两个准静态等温过程和两个准静态绝热过程所组成的循环称之为卡诺循环。 高温热源T1 低温热源T2 工质 1?2：与温度为T1的高温热源接触，T1不变， 体积由V1膨胀到V2，从热源吸收热量为: 2?3：绝热膨胀，体积由V2变到V3，吸热为零。 3?4：与温度为T2的低温热源接触,T2不变，体积由V3压缩到V4，从热源放热为: 4?1：绝热压缩，体积由V4变到V1，吸热为零。 对绝热线23和41： 说明： （1）完成一次卡诺循环必须有温度一定的高温 和低温热源 （2）卡诺循环的效率只与两个热源温度有关 （3）卡诺循环效率总小于1 （4）在相同高温热源和低温热源之间的工作的 一切热机中，卡诺循环的效率最高。 四、卡诺制冷机 逆向卡诺循环反映了制冷机的工作原理，其能流图如图所示。 工质把从低温热源吸收的热量Q2和外界对 它所作的功W以热量的形式传给高温热源Q1. 高温热源T1 低温热源T2 工质 致冷系数 C--毛细节流阀? B--冷凝器? D--冷库?? E--压缩机 五.实际热机和制冷机 电冰箱 冷却水 冷库 蒸发器 电动压缩泵将致冷剂（氟里昂）压缩成高温高压气体，送至冷凝器，向空气（高温热源）中放热。经过毛细管减压膨胀，进入蒸发器吸收冰箱（低温热源）的热量， ，之后变为低压气体再一次循环…….。 原理： * 四、内燃机循环 1、定体加热循环（奥托循环） K为绝热容积压缩比，K越大，效率越高。 如：当K=7时，效率为55%. P V V2 V1 Q1 Q2 O 1 2 3 4 绝热线 * 2、定压加热循环（笛塞尔循环） P V V2 V1 Q1 Q2 O 1 2 3 4 绝热线 V3 3、逆向斯特林循环 Q2 Q1 1 2 3 4 V P V1 V2 由两条等温线和两条等容线组成 从低温吸热 向外界放热 外界对工作物质作功 制冷系数 介绍科学家 * ? ? * ? ? §5.1 热力学过程§5.2 功§5.3 热量§5.4 热力学第一定律§5.5 热容量 焓§5.6 气体的内能  焦耳-汤姆孙实验§5.7 第一定律对理想气体 的应用§5.8 循环过程和卡诺循环 第五章 热力学第一定律 一: 过程 当热力学系统在外界影响下，从一个状态到另一个状态的变化过程，称为热力学过程，简称过程。 热力学过程 非静态过程 准静态过程 准静态过程：系统从一平衡态到另一平衡态，如果过程中所有中间态都可以近似地看作平衡态的过程。 非静态过程：系统从一平衡态到另一平衡态，过程中所有中间态为非平衡态的过程。 §5.1 热力学过程 例：推进活塞压缩汽缸内的气体时，气体的体积，密度，温度或压强都将变化，在过程中的任意时刻，气各部分的密度，压强，温度都不完全相同。 二、驰豫时间 处于平衡态的系统受到外界的瞬时微小扰动后，若取消扰动，系统将恢复到原来的平衡状态，系统所经历的这一段时间就称为弛豫时间，这个过程称为弛豫过程