热学第三章.ppt

根据热力学第一定律 　A→B：等温压缩，放热:　　　　 ∴　制冷系数： 可见，逆向斯特林循环的制冷系数与逆向卡诺循环的制冷系数一致。因此，回热式制冷机具有较好的制冷效率。 例4．如图所示为一理想气体（r已知）的循环过程，其中CA为绝热过程。A点的状态参量（ ）和B点的状态参量（ ）均为已知。 （1）气体在A→B，B→C两过程中各和外界交换热量吗？是吸热还是放热？ （2）求C点的状态参量。 （3）这个循环是不是卡诺循环？ （4）求这个循环的效率。 C T V A B 解：（1）A→B：等温膨胀过程，气体从外界吸收热量： B→C：等体降温过程，气体向外界放出热量： （2） ∵　C→A为绝热过程，故有　　　　 又B→C为等体过程，故有： (3) 这个循环不是卡诺循环。 (4)循环效率 ３．２　已知： 解：（１）等温过程: （２）绝热过程： （３）等压过程： ３．３已知： 解：（１）等温过程 （２）等体过程 （３）等压过程 ３.５已知： 解： 或： 3-7　 （１）绝热膨胀 又 （２）先等温再等体 3-9　 （１） （２） 3-13　 3- 14　（１） （２） 习题3-3 解 （1） 等温过程 习题3-3 在标准状况下0.016kg的氧气，分别经过下列过程从外界 吸收了80cal的热量。（1）若为等温过程，求终态体积。 （2）若为等体过程，求终态压强。(3)若为等压过程，求 气体内能变化。设氧气可看作理想气体，且 （2） 等体过程 （3） 等压过程 习题3-5 解 （4）３小时内降雨 　　　　 又每 产生１mm的降雨量，故降雨量为35.3mm。 （5） 为干绝热过程 故： 显然： 即比 处干热。 3.4 多方过程 实际上，在气体中进行的过程，常常是既不是等温的也不是绝热的，而是介于两者之间的过程。在实用上，常用多方过程来描述： （3.48） 式中n为一常数，称为多方指数。利用理想气体状态方程，上式又可写成： 凡满足上述公式的过程称为多方过程。当 时的多方过程称为等温过程， 时的多方过程称为绝热过程。当 时，多方过程可近似地代表气体中的实际过程。当然n的数值不限于1和 之间。当n＝0时，就是等压过程， 时就是等体过程。如图所示。 在多方过程中气体对外界作功的推导与绝热过程中气体对外界作功的推导方法完全类似： （3.51） 求多方过程的热容量 ： 　　　　　　　 又　　　　 ，　 ，　　　　　　　　　　　　　　 (1) 对 微分：　 　　　　　　　　　　　　　　　（2） 又 ，两边取对数： 故：　　　　 (3) 从（1）、（2）、（3）式中消去 得：　　　　　　　　　　　　　　 将理想气体准静态过程的各种公式整理，得表３－3见P１６２。 Ｐ１６３表３－４给出范德瓦耳斯气体全部准静态过程相应的公式。 例１．一克氮气原来的温度和压强分别为423K和５atm，经准静态绝热膨胀后，体积变为原来的两倍，求在这过程中气体对外作的功。 分析：准静态绝热过程气体对外作的功 解：此过程如图所示,由理想气体状态方程 依题意终态体积 又由　　　 得　　　　 气体对外作的功 例２．一摩尔理想气体经图所示的两个不同过程（1-4-2和1-3-2）由状态1变到状态２。图中 ， 。已知该气体的定容摩尔热容量 ，初态温度为 ， 求气体分别在这两个过程中从外界吸收的热量。 分析：对每一过程应用 ，为此先求出各态对应的温度。 解：对状态１有： 对状态２应有： 故：　　　　　　　　　　　 同理可得：　　　 系统由 ，内能的增量： 对于1-4-2过程，系统对外作的功： 　　 故系统吸收的热量： 对于1-3-2过程： 系统吸收的热量： 由上述讨论可知，系统由初态经不同的过程到达终态所吸收的热量是不同的。 例3：习题3-16 求Ａ、Ｂ两