402热力学基础.pptVIP

准静态过程 准静态过程和非静态过程 一个热力学过程所经历的所有中间状态都无限接近平衡态，是一个理想状态。 系统所处的平衡态可用P-V图上一个点来表示，系统所经历的一个准静态过程可用P-V图上一条曲线来表示，称为过程曲线，很显然，非静态过程不能用P-V图上的曲线来表示 4-2-3 cycle Carnot cycle 循环过程内能变化 系统从某一状态出发经历一系列变化后又回到了原态的整个变化过程。 循环过程 将热能不断转变为功的装置称为热机。 热机中的工作物质（工质、系统）所进行的热力学过程都是循环过程。 准静态循环过程 循环曲线包围面积代表系统作的净功 净 顺时针 正循环 热机 净 系统对外作正功 逆时针 逆循环 致冷机 净 外界对系统作功 净 循环热功转换 吸热膨胀 吸收热量 对外作功 放热压缩 放出热量 外界作功 绝对值 吸收的净热量 对外作的净功 循环过程 净 则 循环效率 热机的循环效率 工质对外作的净功 工质从高温热源吸收的热量 工质从低温热源吸收的热量 致冷机的致冷系数 外界对工质作的净功 卡诺循环 两个等温 两个绝热 过程构成的一种理想循环 高温热源 低温热源 卡诺循环分析 两个等温 两个绝热 过程构成的一种理想循环 高温热源 低温热源 绝热膨胀 过程方程 绝热压缩 过程方程 等温压缩 放热量 等温膨胀 吸热量 两式对比 得 卡诺循环效率 高温热源 低温热源 回顾循环效率和热机效率的普遍定义 高温热源温度 越高，低温热源温度 越低，卡诺循环效率就越大。 卡诺逆循环致冷 高温热源 低温热源 回顾逆循环效率和致冷机致冷系数的普遍定义 致冷系数随着被致冷物体的温度变化而变化。被致冷物体的温度 越低，则卡诺逆循环的致冷系数越小。 例题奥托循环 吸 气 绝 热 压 缩 点火等体吸热 绝热膨胀 等体放热 排 气 应用热机效率的一般概念，导出四冲程火花塞点燃式气油发动机的理想循环（奥托循环）效率 奥托 等体吸热 等体放热 均为绝热过程，有 奥托 奥托 两个绝热 两个等体 过程 主体 大 气 压 随堂练习 1mol 单原子理想气体循环如图 105pa 10-3m-3 循环一次的 证明 TaTc = TbTd 为吸热过程 800 (J) 面积 100 (J) 因 故 致冷例题 卡诺致冷机使1kg 0 C的水变成 0 C的冰，需作多少功？ 10.1 1kg 0 C 的水变0 C的冰 需取出热量 3.35 10 3.35 10 （J） 外界需向致冷机作功 3.32 10 (J) 低温热源 0 +273 = 273K 高温热源 27+273 = 300 (K) 环境温度 27 C 冰的溶解热为 3.35 10 J kg 被致冷的 0 C 水变 0 C的冰 引言 4-2-4 second law of thermodynamics 违背热力学第一定律的过程都不可能发生。 不违背热力学第一定律的过程不一定都可以发生。 自然过程是按一定方向进行的。 高温物体 低温物体 Q 高温物体 低温物体 Q 会自动发生 不会自动发生 续上 高温物体 低温物体 Q 高温物体 低温物体 Q 会自动发生 不会自动发生 气体自由膨胀 会自动发生 气体自动收缩 不会自动发生 违背热力学第一定律的过程都不可能发生。 不违背热力学第一定律的过程不一定都可以发生。 自然过程是按一定方向进行的。 续上 气体自由膨胀 会自动发生 气体自动收缩 不会自动发生 功转变成热量 会自动发生 热量自行转变成功 不会自动发生 违背热力学第一定律的过程都不可能发生。 不违背热力学第一定律的过程不一定都可以发生。 自然过程是按一定方向进行的。 续上 功转变成热量 会自动发生 热量自行转变成功 不会自动发生 热量不可能自动地由低温物体传向高温物体。 气体的体积不可能自动地等温缩小。 热量不可能在不引起其它变化的条件下而全部转变为功。 … … 各种实际过程进行方向的规律性将用热力学第二定律来表述。 违背热力学第一定律的过程都不可能发生。 不违背热力学第一定律的过程不一定都可以发生。 自然过程是按一定方向进行的。 可逆与不可逆过程 可逆过程只