华中科技大学大学物理热学教程.pptVIP

* 蒸汽机、内燃机、汽轮机 * 1824年,理想热机,忽略散热、漏气等 * 四、绝热过程 系统与外界不发生热传递的过程。 1 、理想气体准静态绝热过程 准静态过程中气体对外界所作的功为 ： 理想气体的内能只是温度的函数： dA= pdV 由热一律得： dA=－dE ；或 －dA = dE。 过程特征：Q=0 或dQ=0。 dE= ? CV,mdT * 则有：dA= pdV＝－?CV,mdT (1) 对理想气体状态方程微分，可得 pdV+Vdp = ?RdT (2) (1)、(2)两式消去dT： 迈耶公式 * ? 可看作常数，积分得： 泊松公式 以上三式统称为绝热过程的过程方程。 由 pV = ?RT 还可得： p-V图上，理想气体绝热过程所对应的曲线，称为绝热线。 lnp+ ? lnV=常量 * 虚线为同一系统的一条等温线，可以看出，绝热线比等温线更陡。解释： 等温线斜率： 绝热线斜率： 绝热线斜率的绝对值比等温线大！因此…… 绝热： ①数学： p V 1 在交点1处， 等温： * p V 1 △V 等温过程：V ，n 不变 压强公式 绝热过程：n ，同时，T ，即 知气体的压强将增大 ； 因此，绝热线比等温线更陡。 由p－V图还可看出，绝热线上各点的温度值不同，左上边的T值渐大于右下边的T值。 使得气体的压强增大得更多，即 ②气体动理论： * ?第一定律计算： 将泊松公式 代入 得： ?体积功公式计算： A = －? CV,m(T2－T1) = (p1V1 ? p2V2 )/ (? ?1) 准静态绝热过程功的计算： 过程特征：dQ=0，即： dA=－dE 过程方程： * 2、绝热自由膨胀 气体 真空 气体 注意：仅初、末态为平衡态，不是准静态过程。 自由膨胀：气体冲向真空的过程。 绝热：Q＝0，即E1－E2＝A 气体冲向真空，气体对外不做功，A＝0，则有： E1＝E2 ， 自由膨胀前后温度相同。 p2=p1/2 ， 过程特征： 压强减小。 T1＝T2 * 一般情况1? n ? ?，多方过程可近似代表气体内进行的实际过程。 五、多方过程 实际气体所进行的过程，常常既不是等温又不是绝热的，而是介于两者之间，可表示为： pVn =常量 （n为多方指数） 凡满足上式的过程称为多方过程。 n =1 —— 等温过程 n =? —— 绝热过程 n= 0 —— 等压过程 n =? —— 等容过程 p V * 多方过程的功： 定义多方过程理想气体摩尔热容 多方过程系统与外界交换的热量： 可证明 当1? n ? ? 时，Cn，m ? 0（负热容）。说明气体虽然吸热，但温度反而下降。 * 例3、 一定质量的理想气体系统 先后经历两个绝热过程即 1态到4态，2态到3态（如 图所示）且T1=T2、T3=T4， 在1态与2态，3态与4态之 间可分别连接两条等温线。 求证：（1）V2/V1=V3/V4（2）A1?4=A2?3 （1）由泊松公式及状态方程可得： [证] p V 2 1 4 3 * ?A1?4=A2?3 得： 1?4： 2 ?3： 考虑到 T1=T2 ， T3=T4 （2） 在两条等温线之间，沿任意两条绝热线，系统对外界作功相等。 p V 2 1 4 3 * 在热机中被用来吸收热量并对外作功的物质叫 工质。工质经历着循环过程。 按循环过程进行的方向，循环可分为： 第6节 循环 卡诺循环 热力学理论是在研究热机工作过程的基础上发 展起来的。 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。 p-V 图上一条闭合曲线表示一个准静态循环过程。 内能经过整个循环变化后回到原值: 循环过程特征： △E＝0 * 沿反时针方向进行的循环称为逆循环或致冷循环。 在正循环中，热机中的工质在整个循环过程中对外作的净功等于循环闭合曲线所包围的面积。 p V a c 泵 气缸 锅炉 冷凝器 一、正循环 蒸汽机循环过程 沿顺时针方向进行的循环称为正循环或热循环。 p V Q1 Q2 A1 A2 * 一定质量的工质在一次循环过程中要从高温热源吸热Q1，对外作净功A＝A1－A2，又向低温热源放出热量Q2。而工质回到初态，内能不变。 用热机效率表示热机的工作能力。 Q1、Q2、A均表示数值大小。由热一律得: 正循环的特征： 工质经一次循环: A= Q1－Q2 即在一次循环中工质从高温热源吸收的热量转换为功的能力： * 例2、双原子理想气体（刚性）经历如图所示的循环，求该循环的效率。 解： V