大学物理第五版ch7.7-7.11教案详解.ppt

大学物理(下) 初审 * * 第7章 热力学基础 本章内容： 7. 5 理想气体的内能和CV，CP 7. 6 第一定律对理想气体典型准静态过程中应用 7. 7 绝热过程 7. 4 准静态过程中的功和热量的计算 7. 11卡诺循环 卡诺定理 7. 1 热力学的研究对象和研究方法 7. 2 平衡态 理想气体状态方程 7. 3 功 热量 内能 热力学第一定律 7. 8 循环过程 7. 9 热力学第二定律 7. 10 可逆与不可逆过程 7.8 循环过程 7.8.1 循环过程 1. 循环过程:系统的状态经历一系列的变化后又回到了原来状态。 热力学特性 净热量 特征 总吸热 总放热 A B (1)Q与A指净热量和净功. (2)净功 A在P-V 图上为封闭曲线面积值. (4) 循环过程最少由三个单一过程组成. 说明： (3) 通过循环过程使热功转换持续成为可能. （1）正循环 (P-V 图顺时针) (2) 逆循环(P-V 图逆时针) （系统对外作功） （外界对系统作功） 正循环也称为热机循环 逆循环也称为致冷循环 2 Q1 Q2 a b V p O 1· · 1 2 Q1 Q2 a b V p O · · 7.8 循环过程 2. 循环过程分类 7.8.2 循环效率 （热机效率和致冷系数） （正循环）热机效率： （逆循环）致冷系数： 热机 高温热源 低温热源 低温热源 致冷机 高温热源 7.8 循环过程 热机循环示意图 7.8 循环过程 7.8 循环过程 小结： 一、热机效率（正循环） （计算题重点） 二、致冷系数（逆循环） 解一 用 1 4 2 3 例 1 1 mol 氦气经过如图所示的循环过程，其中 , 求 热机的效率 . 由理想气体物态方程得 7.8 循环过程 1 4 2 3 7.8 循环过程 解二 用 1 4 2 3 7.8 循环过程 解 例2 1mol 单原子分子理想气体循环过程如图所示， ab 是等温过程。 此循环效率 求 a c 1 600 300 b 2 V（10-3m3） O p（10-3Pa） ab是等温膨胀过程 bc是等压压缩过程 Cp=5R/2 Tc=300K ca是等体升压过程 Tb=600K 循环过程中系统吸热： 循环过程中系统放热： 此循环效率： 或 用 a c 1 600 300 b 2 V（10-3m3） O p（10-3Pa） 1. 开尔文说法（热与功的转换）： 不可能制成一种循环工作热机，它只从一个热源吸取热量, 使之全部转变为有用功，对外不产生其它影响。 热力学第二定律的提出 1. 功热转换的条件第一定律无法说明. 2. 热传导的方向性、气体自由膨胀的不可 逆性问题第一定律无法说明. 一、热力学第二定律的两种表述 7.9 热力学第二定律 第二类永动机：单热源循环的热机 若热机效率能达到100%, 则仅地球上的海水冷却1℃ , 所获得的功就相当于1014t 煤燃烧后放出的热量。 地球 热机 Q1 A 说明 (1) 吸收的热量可以转化为功（热机）。 (2) 单一过程吸收的热量可以全部转化为功（等温膨胀）,循环过程不行。 (3) 热力学第二定律开尔文表述的另一叙述形式:第二类永动机不可能制成。 7.9 热力学第二定律 (4) 热力学第二定律的开尔文表述实际上表明了： 2. 克劳修斯说法（热传递方向）：不可能把热量从低温传向高温物体而不引起其它变化。 热量不能自动地从低温物体传向高温物体。 说明 (1) 热量可以从低温物体传向高温物体(致冷机)，外界要发生变化。 各种热机的效率 液体燃料火箭 蒸汽机 柴油机 汽油机 7.9 热力学第二定律 热力学第二定律的两种表述等价 证明（略） 1. 开尔文说法（热与功的转换） 不可能制成一种循环工作热机，它只从一个热源吸取热量, 使之全部转变为有用功，对外不产生其它影响。 热力学第二定律（过程进行方向） 2. 克劳修斯说法（热传递方向）： 热量不能自动地从低温物体传向高温物体。 小结： (3) 热力学第二定律的克劳修斯表述实际上表明了： 7.9 热力学第二定律 反证法 用热力学第二定律证明：在p-V 图上任