中国矿业大学 大学物理课件 热力学2-2.pptVIP

* * §7-3 理想气体的绝热过程 一、理想气体的绝热过程 P V1 V2 P V 绝热过程:气体在状态变化过程中系统和外界没有热量的交换。 绝热过程的热力学第一定律: 绝热过程的功： 绝热过程内能增量： 绝热方程： 绝热方程的推导： 由理想气体的状态方程： 两边微分： 两边积分： 消去P： 消去V： 绝热线和等温线 P V A 绝热 等温 绝热方程： 化简： 等温方程： 结论：绝热线在A点的斜率大于等温线在A点的斜率。 绝热过程功的推导： 二、多方过程 多方过程： 等压过程：n = 0 等温过程：n = 1 等容过程：n = ∞ 绝热过程：n = γ 摩尔热容量： 功： 多方过程摩尔热容的推导： 由热力学第一定律： 由理想气体方程： 微分： 解方程组： 多方过程功的推导： 例题、有8×10-3kg氧气，体积为0.41×10-3m3 ，温度为27℃。如氧气作绝热膨胀，膨胀后的体积为4.1×10-3m3 ，问气体作多少功？如作等温膨胀，膨胀后的体积也为4.1×10-3m3 ，问气体作多少功？ 解： 绝热方程： 例、 D P V V1 V2 A B C 问等压，等温，绝热三个过程中： （1）比较各过程作功多少？ （2）比较各过程内能变化多少？ （3）比较各过程吸热多少？ （1） 解： （2）等压过程 等温过程 绝热过程 （3） 例、哪个过程的Q、?E、A均为负值。 （A）等容降压 （B）等温膨胀 （C）绝热膨胀 （D）等压压缩 （ ） D 例、以下状态方程的微分式各表示什么过程？ 等压过程（dP=0） 等容过程（dV=0） 等温过程（dT=0） §7-5 循环过程和卡诺循环 一、循环过程 循环过程： 系统经历一系列的变化过程又回到初始状态的过程。 循环特征：经历一个循环过程后，内能不变。 A a B B b A 温度可调热源 P V B A b a PB VB PA VA AaB为膨胀过程：Aa BbA为压缩过程：-Ab 净功： 结论：在任何一个循环过程中，系统所作的净功在数值上等于P-V图上循环曲线所包围的面积。 Q1 Q2 净热: 循环过程的分类： 正循环：在P-V图上循环过程按顺时针进行 逆循环：在P-V图上循环过程按逆时针进行 热机：工作物质作正循环的机器 致冷机：工作物质作逆循环的机器 设：系统从高温热源吸热Q1，系统向低温热源放热Q2。 循环过程的热力学第一定律： 热机效率：在一次循环过程中，工作物质对外作的净功与它从高温热源吸收的热量之比。 致冷过程：外界作功A，系统从低温热源吸热Q2，向高温热源放热Q1。 致冷系数： 例题、3.2?10 -2 kg氧气作ABCD循环过程。A?B和C ? D都为等温过程，设T1=300K，T2=200K，V2 =2V1。求循环效率。 D A B C T1=300K T2=200K V2 V1 V P 解： 吸热 放热 吸热 放热 二、卡诺循环 1824年，法国青年科学家卡诺（N. L. S. Carnot, 1796 ~1832）发表了他关于热机效率的两个理论。卡诺的热机原理具有普遍的理论和实践意义，在理论上，它把热力学的发展引向了正确的方向，很快导致了热力学温标和热力学第二定律的建立；在实践上，它为改进热机指明了方向，找到了提高热机效率的根本途径。 理想气体准静态卡诺循环由两个等温过程和两个绝热过程组成。 V3 V1 V P D A B C V2 V4 T1 T2 AB过程： CD过程： BC和DA过程： Q1 Q2 V3 V1 V P D A B C V2 V4 T1 T2 卡诺循环效率： 结论：1.卡诺热机需要两个热源 Q1 低温热源T2 高温热源T1 Q2 卡诺热机 2.卡诺循环的效率仅仅由两热源的温度有关与工作物质无关。 3.提高效率的途径增加T 1降低T2 V3 V1 V P D A B C V2 V4 T1 T2 BA过程：放热 DC过程：吸热 CB和AD过程： Q2 Q1 卡诺致冷机： *