第七章 热力学基础.pptVIP

物理原因：在等温膨胀中，压力降低的因素只有一个，即体积增大使n减小（p=nkT）；在绝热过程中，压力降低的因素有两个，即体积增大使n减小，而温度也降低，故对相同的体积变化，绝热过程的压力变化大于等温过程的压力变化。PO12等温过程Q=0第29页，共60页，星期日，2025年，2月5日7.2分别通过下列准静态过程把标准状态下0.014kg氮气压缩到原体积的一半。1)等温过程；2)绝热过程；3)等压过程。求：在这些过程中，气体内能的改变、传递的热量和外界对气体所做的功。设氮气为理想气体，且解：1)等温过程第30页，共60页，星期日，2025年，2月5日2)绝热过程第31页，共60页，星期日，2025年，2月5日3)等压过程第32页，共60页，星期日，2025年，2月5日一、循环过程：系统经过一系列状态变化过程以后，又回到原来状态的过程。循环特征：系统经历一个循环之后,内能不改变。初态=末态?E=01。正循环(W0)：热机循环。利用工作物质连续不断地把热转换为功。pVOabQ1Q2循环效率：净热=净功=循环面积净热Q净=Q1-Q2=W净§7—6循环过程、卡诺循环、热机的效率第33页，共60页，星期日，2025年，2月5日2。逆循环(W0)：制冷循环。利用工作物质来获得低温。Q1Q2W高温热库T1低温热库T2工质制冷系数：ab0Vp第34页，共60页，星期日，2025年，2月5日Q1Q2W高温热库T1低温热库T2工质二、卡诺循环：由两个可逆等温过程和两个可逆绝热过程组成的循环。PVT1T20Q1Q2V1V4V2V3第35页，共60页，星期日，2025年，2月5日AB：等温膨胀过程从高温热源吸热：CD：等温压缩过程向低温热源放热：在BC和DA两个绝热过程中有：ABCDPVT1T20V1V4V2V3第36页，共60页，星期日，2025年，2月5日卡诺热机效率：卡诺致冷系数：注意：一般热机的效率不能用卡诺热机的效率公式计算。一般热机的效率第37页，共60页，星期日，2025年，2月5日讨论：卡诺循环必须有高温和低温两个热源。卡诺循环的效率只与两个热源的温度有关。T2愈低或T1愈高，卡诺循环的效率愈大。工程上一般采取提高高温热源温度的方法。卡诺循环的效率总是小于1的。卡诺循环（或另一种循环）的效率能否等于1呢？问题：若绝对零度是不可能达到的，故η≠1第38页，共60页，星期日，2025年，2月5日7.3bca为理想气体的绝热过程，b1a和b2a是任意过程，分析上述两过程中气体做功是正还是负，过程是吸收还是放热？解法一：应用热力学第一定律计算对bca绝热压缩过程W和W?分别为气体对外做功和外界对气体做功，大小为曲边梯形bcade面积对b1a过程W?1为b1a过程外界对气体做的功，大小为曲边梯形b1ade面积。因为W?W?1，Q10，此过程吸热，气体做负功。TaTb1ab2cdepV第39页，共60页，星期日，2025年，2月5日对b2a过程W?2为b2a过程外界对气体做的功，大小为曲边梯形b2ade面积。因为W?2W?，Q20，此过程放热，气体做负功。解法二：把acb1a看做一部热机的正循环过程。整个循环过程与外界的热交换Q=W0，acb为绝热过程，只有b1a过程与外界有热交换，所以b1a为吸热过程。又因为此过程体积减少，做负功。把acb2a看做一部制冷机的逆循环过程。整个循环过程有Q=W0，而acb为绝热过程，只有b2a过程与外界有热交换，所以b2a为放热过程。又因为此过程体积减少，做负功。1ab2cde第40页，共60页，星期日，2025年，2月5日7.4如图所示，一定量理想气体的一循环过程由T–V图给出。其中C?A为绝热过程，状态A（T1，V1）、状态B（T2，V2）为已知。问（1）在A?B、B?C两过程中，工质是吸热还是放热？（2）求状态C的P、V、T值（设气体的γ和摩尔数已知）；（3）这个循环是不是卡诺循环？在T-V图上卡诺循环应如何表示？（4）求这个循环的效率。B?C为等容过程，有解：（1）AB是等温膨胀过程，工质吸