第 二 章 热力学基础.ppt

第六节 卡诺循环 1.卡诺循环是由两条等温线和两条绝热线组成的循环。 2.需要两个热源，高温源T1和低温源T2。 3.不计摩擦、热损失及漏气，视为理想热机。 4.热机效率为 多原子分子气体 CP CV 的物理意义: 1 mol 理想气体温度升高 1 oC，对于等容过程,体积不变吸热只增加系统内能， 而对于等压过程除了增加系统内能外，还要对外作功，所吸收的热量要更多一些。 [4147] 同一种理想气体的定压摩尔热容Cp 大于定体摩尔热容CV ，其原因是 ? ______________________________________________． 在等压升温过程中，气体要膨胀而对外作功，所以要比气体等体升温过程多吸收一部分热量． 三、等温过程 1.过程特点 系统的温度不变 2.过程方程 3.过程曲线 恒温源 4.内能增量 5.功 由理想气体状态方程 等温过程的功 （1） 由过程方程 则等温过程的功 （2） 7.热力学第一定律应用 等温过程 则 意义：等温过程系统吸热全部用来对外作功。 四、绝热过程 1.过程特点 系统与外界绝热。无热量交换。 绝热材料 系统对外作功全部靠内能提供。 绝热过程摩尔热容为0。 2.内能增量 3.热力学第一定律应用 绝热过程系统对外作功，全部是靠降低系统内能实现的。 绝热过程 5.功 由 和 上下同除以CV , （1） 定义摩尔热容比 则 （2） 由 （3） 有 气体绝热膨胀 气体绝热压缩 摩尔热容比 单原子分子气体 双原子分子气体 多原子分子气体 6.过程方程 由热力学第一定律的微小过程应用公式 由理想气体状态方程 （2） 全微分 （3） （3）-（1）式 （1） 两边乘R有 由 和 两边同除以 PV 积分 （4） 由（2）式与（4）消 P （5） 由（2）式与（4）消V （6） 范围：只适用于准静态过程。 7.过程曲线 将绝热线与等温线比较。 ①.等温线斜率 ②.绝热线斜率 全微分 斜率 全微分 绝热线斜率 与等温线斜率比较 绝热线斜率是等温线斜率的 ? 倍。绝热线要比等温线陡。 意义：对于相同体积变化，等温过程对外作功温度不变，系统从外界吸收热量，压强 P 下降较慢；对于绝热过程，系统对外作功全部靠内能提供，所以压强下降得较快，曲线较陡。 绝热自由膨胀 能量守恒 由 因为自由膨胀 所以系统对外不作功 即 得 初态和末态温度相同 理气 ?非静态过程 ?无过程方程 办法：只能靠普遍的定律（热?律） 气体绝热自由膨胀 气体 真空 Q=0， W=0，△E=0 第五节 循环过程 1.循环过程 系统经历一个热力学过程后 又回到初态 2.能量特点 一、 热机循环与制冷循环 循环曲线所包围的面积为系统做的净功。 循环曲线为闭合曲线。 4.正循环与逆循环 正循环 循环曲线顺时针。系统吸热，对外做正功；返回时，系统放热，对外做负功；循环面积为正值。 正循环 热机 3.循环曲线的特点 逆循环 逆循环 循环曲线逆时针。 系统吸热，对外做正功；返回时，系统放热，对外做负功；循环面积为负值。 制冷机 二、热机效率 1.什么是热机 把热能转换成机械能的装置称为热机，如蒸汽机、汽车发动机等。 三、致冷机 致冷机是逆循环工作的，是通过外界作功将低温源的热量传递到高温源中。使低温源温度降低。 逆循环 例如：电冰箱、空调都属于致冷机。 高温热源T1 低温热源T2 1.工作示意图 致冷机是通过外界作功将低温源的热量传递到高温源中，使低温源温度降低。 2.致冷系数 如果外界做一定的功，从低温源吸取的热量越多，致冷效率越大。 室外 室内 由能量守恒 电冰箱的工作物质为氟里昂 12 (CCL2F2)，氟里昂对大气的臭氧层有破坏的作用，2005 年我国将停止使用氟里昂作致冷剂。以保护臭氧层。溴化锂致冷和半导体致冷已进入市场。 例1：一热机以1mol双原子分子气体为工作物质，循环曲线如图所示，其中AB为等温过程，TA=1300K，TC=300K。求①.各过程的内能增量、功、和热量； ②.热机效率。 解：① A-B为等温膨胀过程 B-C为等压压缩过程 吸热 放热 或由热力学第一定律 C-A为等容升压过程 放热 ②.热机效率 一个循环中的内能增量为： 经过一个循环内能不变。 吸热 * 第二章 热力学基础 热力学是用能量转化和守恒的观点来研究物质热运动的客观规律。它不涉及到物质的微观结构，热力学的研究方法是宏观的方法，是以实验事实为基础，总结研究系统状态变化过程中的功能转化和热力学过程的方向性问题。本章讨论的工作物质是气体。 本章学习要点 1.确切理解内能、功、热量和热容的物理概念，并能掌握功、热量及内能的计算。