[高等教育]第七章 热力学基础.ppt

例2 一台电冰箱放在室温为 的房间里 ，冰箱储藏柜中的温度维持在 . 现每天有 的热量自房间传入冰箱内 , 若要维持冰箱内温度不变 , 外界每天需作多少功 , 其功率为多少? 设在 至 之间运转的致冷机 ( 冰箱 ) 的致冷系数, 是卡诺致冷机致冷系数的 55% . 解 由致冷机致冷系数 得 房间传入冰箱的热量 热平衡时 绝热过程方程的推导 分离变量得 1 2 绝 热 方 程 常量 常量 常量 1 2 A 绝 热 膨 胀 1 2 A 绝 热 压 缩 A A 三 绝热线和等温线 绝热过程曲线的斜率 等温过程曲线的斜率 绝热线的斜率大于等温线的斜率. 常量 常量 A B C 常量 例1 设有 5 mol 的氢气，最初的压强为 温度为 ，求在下列过程中，把氢气压缩为原体积的 1/10 需作的功: 1）等温过程，2）绝热过程 . 3）经这两过程后，气体的压强各为多少？ 解 1）等温过程 2）氢气为双原子气体 由表查得 ，有 1 2 常量 3）对等温过程 对绝热过程, 有 1 2 常量 例2 氮气液化， 把氮气放在一个绝热的汽缸中.开始时,氮气的压强为50个标准大气压、温度为300K; 经急速膨胀后,其压强降至 1个标准大气压,从而使氮气液化 . 试问此时氮的温度为多少 ? 解 氮气可视为理想气体, 其液化过程为绝热过程. 氮气为双原子气体由表查得 例3 在一气缸内放有一定量的水，活塞与汽缸间的摩擦不计缸壁由良导热材料制成. 作用于活塞上的压强 . 开始时, 活塞与水面接触. 若使环境 (热源) 温度非常缓慢地升高到 . 求把单位质量的水汽化为水蒸汽 , 水的内能改变了多少? 已知水的汽化热为 水的密度 水蒸汽的密度 解 水汽化所需的热量 水汽化后体积膨胀为 水 水蒸气 热源 水 水蒸气 热源 7.4 卡诺循环 循环过程----物质系统经历一系列变化过程又回到初始状态的周而复始的过程。 循环过程的提出是18世纪研究如何将热转换为功的问题上提出来的，表面上看，似乎等温膨胀最理想。（ )即从外界吸收热全部变为功。这种想法如何呢？ 恒 温 体 1）气缸长度是有限的，膨胀不可能无限制地进行下去。 恒 温 体 2）即使气缸可以做得无限长，但当气缸内压强与外界一致时， 膨胀也将停止。 大量事实证明；要连续地把热转换为功只有利用循环过程。 这种循环动作的机器称为热机。 热机---通过循环过程不断把热转换为功的机器。 热机发展简介 1698年萨维利和1705年纽可门先后发明了蒸汽机 ，当时蒸汽机的效率极低 . 1765年瓦特进行了重大改进 ，大大提高了效率 . 人们一直在为提高热机的效率而努力， 从理论上研究热机效率问题， 一方面指明了提高效率的方向， 另一方面也推动了热学理论的发展 . 各种热机的效率 液体燃料火箭 柴油机 汽油机 蒸汽机 热机 ：持续地将热量转变为功的机器 . 工作物质（工质）：热机中被利用来吸收热量并对外做功的物质 . 冰箱循环示意图 系统经过一系列变化状态过程后，又回到原来的状态的过程叫热力学循环过程 . 热力学第一定律 总放热 （取绝对值） 净功 特征 一 循环过程 总吸热 a B 热机 二 热机效率和致冷机的致冷系数 热机效率 高温热源 低温热源 热机（正循环） A B 致冷机致冷系数 致冷机（逆循环） 致冷机 高温热源 低温热源 a B 1 4 2 3 例 1 1 mol 氦气经过如图所示的循环过程，其中 , 求1—2、2—3、3—4、4—1各过程中气体吸收的热量和热机的效率 . 解 由理想气体物态方程得 1 4 2 3 设有一以理想气体为工质的热机循环，如图所示． 试证其循环效率为 等体过程吸热 绝热过程 等压压缩过程 放热 卡诺循环是由两个准静态等温过程和两个准静态绝热过程组成 . 三 卡诺循环