6-3-4-5循环过程、热力学第二定律、熵增原理2015.pptxVIP

pbacdV6-3 循环过程 卡诺循环一. 循环过程1.循环过程的特点 系统经历一系列变化后又回到初始状态的整个过程叫循环过程，简称循环。 循环工作的物质称为工作物质，简称工质。 循环过程的特点：?E=0 若循环的每一阶段都是准静态过程，则此循环可用p-V 图上的一条闭合曲线表示。沿顺时针方向进行的循环称为正循环。沿逆时针方向进行的循环称为逆循环。A正循环工质在整个循环过程中对外作的净功A 等于曲线所包围的面积。整个循环过程工质从外界吸收热量的总和为Q1放给外界的热量总和为Q2正循环过程是将吸收的热量中的一部分Q净转化为有用功，另一部分Q2放回给外界逆循环工质在整个循环过程中对外作的净功A等于曲线所包围的面积。整个循环过程工质放给外界的热量的总和为Q1(取绝对值)，从外界吸收热量总和为Q2A2.热机效率热机:通过工质使热量不断转换为功的机器。热机性能的重要标志之一就是它的效率.热机效率：(efficiency)3.致冷系数工质把从低温热源吸收的热量和外界对它所作的功以热量的形式传给高温热源，其结果可使低温热源的温度更低，达到制冷的目的。吸热越多，外界作功越少，表明制冷机效能越好。致冷系数热机效率制冷系数例 1mol氧气作如图所示的循环.求循环效率.pQab解:abQ等bcp温c0Qca0V2VV00高温热源T1工质低温热源T2二. 卡诺循环由两个等温过程和两个绝热过程所组成的循环称之为卡诺循环。卡诺热机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，从高温热源吸收热量为: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，向低温热源放热为:4?1：绝热压缩，体积由V4变到V1，吸热为零。对绝热线2-3和4-1：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。现代热电厂水蒸气温度5800C, 冷凝水温度约300C理论实际高温热源T1工质低温热源T2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A 以热量的形式传给高温热源Q1.制冷系数5.【自测提高6】 理想气体卡诺循环过程的两条绝热线下的面积大小（图中阴影部分）分别为S1和S2，则二者的大小关系是： (A) S1 S2． (B) S1 = S2． (C) S1 S2． (D) 无法确定． 【参考答案】既然是绝热过程就有A=-?E ，而两个绝热过程对应的温度变化值相同 ，所以作功的数值相同，即过程曲线下的面积相同。［ B ］ 12. 【自测提高16】一定量的理想气体，在p—T图上经历一个如图所示的循环过程(a→b→c→d→a)，其中a→b，c→d两个过程是绝热过程，则该循环的效率h = 。bc为等温（400K）膨胀过程da为等温（300K）压缩过程 (a→b→c→d→a)为卡诺循环故循环的效率一绝热容器被隔成两半，一半为真空，另一半为理想气体，把隔板抽出后，气体将进行自由膨胀，达到平衡后（ ）(A)膨胀后，温度不变，压强减小(B)膨胀后，温度降低，压强减小(C)膨胀后，温度升高，压强减小(D)膨胀后，温度不变，压强不变提示：由气体向真空绝热膨胀知，气体对外作功A＝0，吸收的热量Q＝0，根据热力学第一定律有△E=0，所以温度不变，根据温度不变可得出V增大，P减小。[ A ] 3 【基础训练6】 如图所示，一绝热密闭的容器，用隔板分成相等的两部分，左边盛有一定量的理想气体，压强为p0，右边为真空．今将隔板抽去，气体自由膨胀，当气体达到平衡时，气体的压强是 (A) p0．(B) p0 / 2．(C) 2γp0．(D) p0 / 2γ．提示：气体绝热自由膨胀过程为非平衡过程，并非准静态绝热过程，不能用绝热过程方程求解，只能用理想气体状态方程计算。[ B ]6-4热力学第二定律一、自发过程的方向(1) 功热转换 功变热是自动地进行的。 功热转换的过程是有方向性的。(2)热传导 热量是自动地从高温物体传到低温物体。 热传导过程是有方向性的。(3)气体的绝热自由膨胀 气体自动地向真空膨胀。 气体自由膨胀过程是有方向性的。一切与热现象有关的实际过程都是不可逆的。 只有无摩擦的准静态过程才是可逆过程。可逆过程是理想化的过程。 说明实际过程进行方向的规律叫热力学第二定律(second law of thermodynamics)。二、热力学第二定律 解决与热现象有关的实际过程的方向问题。 热力学第二定律有许多表述。最早提出并作为标准表述的是1850年克劳修斯(Clausius)提出的克劳修斯表述和1851年开尔文(Kelvin)提