大学物理第三章2热力学第一定律.ppt

§ 3.1 准静态过程 § 3.2 功、热、内能 § 3.3 热力学第一定律及应用 一．热力学第一定律 二．理想气体的等值过程 § 3.4 热容 § 3.5 绝热过程 § 3.6 循环过程 § 3.7 卡诺循环 § 3.8 致冷循环 作业： 3.20，3.23，3.24 §3.6 、卡诺循环（Carnot Cycle） * 关于全国物理竞赛的通知 1.本周五（12月7号）9:00-18:00带学生证到 理学院B座302房间领取准考证； 2.本周日（12月9号）中午12点在学校东门统一乘车 去考试； 所带证件：身份证，学生证，准考证 考试时间： 14:00-16:30 地点：北航大学沙河校区 注意：17:00考完试后统一乘车回校； 上节课内容回顾 内燃机的工作循环(奥托循环) 内燃机的工作循环(奥托循环) 奥托循环的一个周期是由吸气过程、压缩过程、 膨胀做功过程和排气过程这四个冲程构成。 1.首先活塞向下运动使燃料与空气的混合体通过一 个或者多个气门进入气缸，关闭进气门； 2.活塞向上运动压缩混合气体； 3.然后在接近压缩冲程顶点时由火花塞点燃混合气 体，燃烧空气爆炸所产生的推力迫使活塞向下运 动，完成做功冲程； 4.最后将燃烧过的气体通过排气门排出气缸。 内燃机的工作循环(奥托循环) 1. 绝热压缩1→2, 气体从 (V1，T1)态变到(V2，T2)态 2. 等体吸热2→3, 气体从 (V2，T2)态变到(V2，T3)态 3. 绝热膨胀3→4, 气体从 (V2，T3)态变到(V1，T4)态 4. 等体放热4→1, 气体从 (V1，T4)态变到(V1，T1)态 §3.6 循环过程 循环过程（Cyclic Process): 过程按顺时针进行叫正循环，反之，叫逆循环。 1、循环过程特征 d E=0 ?E=0 2、任何循环过程可由若干个分过程过程组成。 3、热量和功计算：按各不同的分过程进行， 总合起来求得整个循环过程的净热量、净功。 若系统（工作物质）经过一系列变化后 又回复到初始状态，这一过程叫循环过程。 一,正循环 如图系统状态沿顺时针方向变化。 为了计算循环过程做的功，把过程分为 AaB、BbA 两个分过程。 AaB ：系统做的功等于曲线AaB 下的面积， 由于过程中系统的体积连续膨胀，系统对外做正功。 BbA ：系统做的功等于曲线 BbA下的面积， 系统的体积连续被压缩，系统对外做负功。 整个循环过程系统做的净功 等于两块面积之和， 由于正负关系，重叠部分的面积被抵消，只剩下闭合曲线所围面积。 整个循环过程系统做的净功 等于闭合曲线所围面积。 对正循环 正循环的结果是系统从热源净吸热并对外界做净功。 把使系统进行正循环的设备称作热机， 如:内燃机、蒸汽机等就是实际的热机， 热机一般需要高低两个热源， 其发生的能量转换关系可用下图表示: 热机工作原理: 二,热机 热机工作必须进行一个个循环。在循环过程中，系统所吸收的热量Q1 不能全部用来对外做功（A=Q1-|Q2|），必须有一部分热量（Q2 ）放到低温热源，才能循环。 结论： 热机至少要在两个热源中进行循环，从高温热源吸收热量，然后放一部分到低温热源去，两个热源的温度差就是是热动力源。 热机 动画 低温热源T2 高温热源T1 热机工作原理 低温热源T2 热机 高温热源T1 热机一般需要高低两个热源，其发生的能量转换关系可用下图表示 热机工作一个循环净吸热等于热机做的净功 热机效率 (efficiency) 意义：吸收的单位热量有多少转变为对外做的功。 显然：η1 热机性能的重要标志。 注意： 卡诺为热力学第二定律奠定了基础，为提高热机的效率指明了方向，为热力学的发展作出了杰出的贡献！ 卡诺（1796—1832） §3.6 、卡诺循环（Carnot Cycle） T1 T2 Q1 Q2 （1824年，法国Carnot提出的） 卡诺正循环——卡诺热机（Carnot Engine） 绝热膨胀 绝热压缩 2 V2 p V 1 V1 4 V4 V3 3 卡诺循环：系统只和两个恒温热源进行交换的准静态过程。 整个循环由等温膨胀、绝热膨胀、等温压缩、绝热压缩四个过程组成。 1、卡诺循环 卡诺逆循环——卡诺制冷机 2、卡诺热机效率 T1 T2 热机效率： 1→2 等温压缩 3→4 p V 1 V1 2 V2 4 V4 T1 T2 Q1 Q2 V3 3 绝热膨胀 绝热压缩 等温膨胀 系统从高温热源 T1 吸热，吸收热量 向低温热源