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热学课件-3章
等体过程 等压过程 ΔTA= ΔTB= ΔT QA=CV ΔTA QB=CP ΔTB Q=QA+QB 等压过程 Q=QA=CPΔTA 绝热过程 QB=0 ΔTB=0 例题5 P3-16 第三节 热力学第一定律对理想气体的应用 说 说 若V2=2V1, P2=? 例题6 绝热自由膨胀 (×) (√) 第三节 热力学第一定律对理想气体的应用 例题7 讨论PA,PB,PC过程中的功,热和内能的变化 PB:绝热过程 QPB =0 APB <0,△UPB =APB <0 PA过程 △UPA =△UPB <0 APA<0,且∣APA∣<∣APB∣ QPA<0 PC过程 △UPC <0;APC<0;QPC >0 第三节 热力学第一定律对理想气体的应用 ◆声速问题 波速公式 Laplace:声波在大气中传播是绝热的 实测值为346m/s Newton:声波在大气中传播是等温的 RT PM mol = r γ=CP/CV=1.4,Mmol =29g/mol 第三节 热力学第一定律对理想气体的应用 ◆大气对流层的温度随高度变化规律 大气层温度随高度变化关系 水蒸汽 大气中唯一能发生相变的成分 N2、O2、Ar,99.96% 第三节 热力学第一定律对理想气体的应用 dT/dz = - 9.8 K/km. P+dP P Z+dZ Z 饱和水蒸汽的影响7K/km 第三节 热力学第一定律对理想气体的应用 右侧是绝热过程 例题8 P3-17 左侧是多方过程 第三节 热力学第一定律对理想气体的应用 △U=0 第四节 热机效率和制冷系数 1.循环过程 第四节 热机效率和制冷系数 第四节 热机效率和制冷系数 2.热机 热机效率 热机工作原理示意图 低温热源T2 高温热源T1 Q2 Q1 第四节 热机效率和制冷系数 3.制冷机 制冷系数 制冷机工作原理示意图 低温热源T2 高温热源T1 Q2 Q1 第四节 热机效率和制冷系数 Q1 Q2 T1 T2 4. 理想气体Carnot循环 A表示系统对外所做的功 Q1表示在高温热源吸收的热量Q2表示在低温热源放出的热量 在等温过程中 Q1 =νRT1lnV2/V1 Q2 =νRT2lnV3/V4 第四节 热机效率和制冷系数 对于热机,其低温热源T2是室温. 因此提高热机效率,可行的途径是通过提高高温热源的温度来实现 绝热过程方程:TVγ-1 =C;有V2/V1 =V3/V4 对于制冷机,其高温热源T1是室温 第四节 热机效率和制冷系数 例题8 海尔电冰箱工作时,其冷冻室中的温度为﹣10℃,冷藏室为5℃。若按理想卡诺制冷循环计算,其制冷系数为多少?常温下,电冰箱工作时每消耗一度电,可以从冷冻室中吸收热量? Q2 =2.56×107J 散热器 冷冻室 蒸发器 节 流 阀 储 液 器 压 缩 机 20 0 C 10 atm 3 atm 70 0 C 10 0 C 2 Q Q 1 氟 利 昂 解:T1=300K,T2=263K 第四节 热机效率和制冷系数 例题9 P3-18 2-3定压吸热过程 4-1定压放热过程 第四节 热机效率和制冷系数 例题10 我们设计一个由热机和制冷机构成的理想的双效循环装置. 热机通过燃烧燃料,向供暖系统中的水放热,同时带动制冷机工作;制冷机从食品储藏室中吸热,也向供暖系统放热. 其中锅炉的温度为210℃,储藏室的温度为15℃,供暖系统的温度为60℃,煤的燃料值为3.34x107J/kg. 如果热机和制冷机的循环均视为理想气体的Carnot cycle过程,那么,每燃烧1kg煤,供暖系统吸收的热量为多少? 第四节 热机效率和制冷系数 * * 宋国利教授 哈尔滨学院物理系 第三章 热力学第一定律 第一节.热力学第一定律 第二节.气体的热容量 焓和Joule-Thomson效应 第三节.热力学第一定律对理想气体的应用 第四节.热机效率和制冷系数 本章教学目标 ◆了解建立准静态过程的目的和途径 ◆掌握热力学第一定律在理想气体中的应用;建立大气绝热模型,给出大气对流层的温度随高度变化规律 ◆通过Joule-Thomson实验,了解实际气体的内能与温度和体积的关系 ◆掌握热机效率和制冷系数的计算方法 本章参考文献 [1] 昂尼斯气体在任意准静态过程的摩尔热容——大学物理,2005.6 [2] 低温物理——大学物理,2004.5 [3] 关于焦耳汤姆孙实验与焦耳汤姆孙实验结果的讨论 ——大学物理,2003.6 [4] 关于焦耳效应与焦—汤效应的比较——大学物理,2003.8 [5] 节
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