中国矿业大学 大学物理课件 热力学2.ppt

真空 膨胀前 膨胀后 自由膨胀过程（非平衡过程）： 设：膨胀前：状态（P，V，T) 膨胀后：状态（P’，V’，T’) 绝热过程: Q=0 A=0 由热力学第一定律：△E=0 所以：T’=T 气体自由膨胀过程 F 二、热力学第二定律与可逆和不可逆过程 开尔文表述：功热转换过程是不可逆过程 克劳修斯表述：热传导过程是不可逆过程 热力学两种表述的等效性 功变热过程的不可逆性 热传导过程的不可逆性 自然界一切过程的不可逆性都是相互关连的 三、热力学第二定律的实质 一切与热现象有关的实际宏观过程都是不可逆的。指出了实际宏观过程进行的方向和条件。 无摩擦的准静态过程是可逆过程 条件： （1）过程进行得无限缓慢，系统在状态变化过程中，总是处于一系列平衡状态； （2）无摩擦力、粘滞力等耗散力作功 四、卡诺定理（1824年） （1）在相同的高温热源（ ）与相同的低温热源（ ）之间工作的一切可逆热机，其效率相等，而与工作物质无关。 一切可逆热机的效率都等于工作物质为理想气体的准静态卡诺热机的效率，即 热机效率的极大值为 （2）在相同的高温热源（ ）与相同的低温热源（ ）之间工作的一切不可逆热机，其效率都不可能大于可逆机的效率。 提高η的途径： （1）减少不可逆性，如摩擦、漏气、漏热等； （2）提高 或降低 。 * * * * 循环过程：系统经过一系列状态变化过程以后，又回到原来状态的过程. 循环特征：系统经历一个循环后,内能不改变. 正循环(顺时针)--热机（系统对外作净功） 逆循环(逆时针)--致冷机（外界对系统作净功） 工质:被利用来吸收热量并对外循环做功的物质. §6-3 循环过程 卡诺循环 一 、循环过程 1、循环过程的分类： P V B A b a PB VB PA VA 逆循环 P V B A b a PB VB PA VA 正循环 AaBbA AbBaA 热机：工作物质作正循环，利用工作物质不断循环 工作把热转换为功的机器（内燃机、气轮机） 致冷机：工作物质作逆循环的机器 1765年，瓦特制成了蒸汽机 （ 1698年英国人萨维利、 1705年纽可门各自独立发明） AaB为膨胀过程：Aa BbA为压缩过程： Ab= -∣Ab∣ P V B A b a PB VB PA VA 净功： 结论：在任何一个循环过程中，系统所作的净功在数值上等于P-V图上循环曲线所包围的面积。 2、循环过程净功： 3、循环过程的特点 AaB为膨胀过程:Aa，系统吸热Qa BbA为压缩过程:Ab= -∣Ab∣,Qb0 结论：循环过程对外所作净功等于传入系统的净热 蒸汽机的工作原理 T1 Q1 T2 Q2 水 池 气缸 泵 锅炉 冷凝器 吸 热 放 热 作功 A 工质吸热增加内能 对外作功 热量散发 蒸汽机 —— 水泵将水池中的水打入加锅炉中，水在锅炉中加热，变成温度较高的蒸汽，蒸汽通过传送装置进入气缸，在气缸中推动活塞对外作功，同时蒸汽内能减小最后蒸汽成为废气进入冷却器，经过冷却放热而凝结成水 工作物质 吸热 做功A 放热 一系列过程 回到初态 高 温 热 源 T1 低 温 热 源 T2 工作物质 A= Q1- ∣ Q2 ∣ Q2 Q1= ∣ Q2 ∣ +A a b c d P V o Q1 Q2 热机效率 热机：从高温热源吸热 ，对外界作净功为 A，向低温热源放出的热量为 ，工质经一个循环回到初态。 循环过程的特点： 热机效率：在一次循环过程中，工作物质对外作的净功与它从高温热源吸收的热量之比 几种装置的热效率 液体燃料火箭 燃气轮机 柴油机 汽油机 蒸汽机车 热电偶 例、3.2?10 -2 kg氧气作ABCD循环过程。A?B和C ? D都为等温过程，设T1=300K，T2=200K，V2 =2V1。求循环效率。 D A B C T1=300K T2=200K V2 V1 V P 解： 吸热，对外做功 放热，内能减少 由A到B等温过程 由B到C等容过程 吸热，内能增加 放热，外界对气体做功 由C到D等温过程 由D到A等容过程 致冷过程：外界对气体作功A’、系统吸热Q2、放热Q1 致冷系数： 工作物质 A’ Q2 ︱Q1︱=A’+Q2 高 温 热 源 T1 低 温 热 源 T2 a b c d P V o Q1 Q2 致冷机：外界对工作物质作功 A，工作物质从低温热源吸收热量