第五章 热力学第一定律精品.ppt

热学 * 三、多方过程 n=0, 等压过程 n=1, 等温过程 n=γ, 绝热过程 n=∞, 等体过程 1、 n为多方指数 n=γ n=∞ n=1 n=0 等温 绝热 等体 等压 p V 0 TVn-1=C Pn-1Tn=C 热学 * 3、多方过程摩尔热容 2、多方过程的功： n代替γ 所有满足pVn =常数的过程都是理想气体多方过程，其中n可取任意实数。 热学 * 当n ?时：Cn,m 0, ΔT0, ΔQ0 吸热 若1n ?时：Cn,m 0, ΔT0, ΔQ0 ，放热 ,称为多方负热容 热学 * §5.8 循环过程 卡诺循环 一、循环过程 A B C D p V 0 一 系统由某一平衡态出发，经过任意的一系列过程又回到原来的平衡态的整个变化过程，叫做循环过程。 顺时针----正循环；逆时针----逆循环。 二、正循环热机及其效率 ABCD所围成的面积就是正循环所做的净功W’。 热机的效率： 热学 * 由热力学第一定律： 三、卡诺热机 循环由两条等温线和两条绝热线组成 1 2 3 4 T1 T2 绝热线 等温线 p V 0 热学 卡诺循环： 由两个准静态等温过程和两个准静态绝热过程所组成的循环称之为卡诺循环。 高温热源T1 低温热源T2 工质 热学 1?2：与温度为T1的高温热源接触，T1不变， 体积由V1膨胀到V2，从热源吸收热量为: 2?3：绝热膨胀，体积由V2变到V3，吸热为零。 3?4：与温度为T2的低温热源接触,T2不变，体积由V3压缩到V4，从热源放热为: 4?1：绝热压缩，体积由V4变到V1，吸热为零。 热学 对绝热线23和41： 热学 说明： （1）完成一次卡诺循环必须有温度一定的高温 和低温热源 （2）卡诺循环的效率只与两个热源温度有关 （3）卡诺循环效率总小于1 （4）在相同高温热源和低温热源之间的工作的 一切热机中，卡诺循环的效率最高。 热学 热学 热学 四、卡诺制冷机 逆向卡诺循环反映了制冷机的工作原理，其能流图如图所示。 工质把从低温热源吸收的热量Q2和外界对 它所作的功W以热量的形式传给高温热源Q1. 高温热源T1 低温热源T2 工质 热学 致冷系数 热学 C--毛细节流阀? B--冷凝器? D--冷库?? E--压缩机 五.实际热机和制冷机 电冰箱 冷却水 冷库 蒸发器 热学 热学 电动压缩泵将致冷剂（氟里昂）压缩成高温高压气体，送至冷凝器，向空气（高温热源）中放热。经过毛细管减压膨胀，进入蒸发器吸收冰箱（低温热源）的热量， ，之后变为低压气体再一次循环…….。 原理： 热学 * 四、内燃机循环 1、定体加热循环（奥托循环） K为绝热容积压缩比，K越大，效率越高。 如：当K=7时，效率为55%. P V V2 V1 Q1 Q2 O 1 2 3 4 绝热线 热学 热学 * 2、定压加热循环（笛塞尔循环） P V V2 V1 Q1 Q2 O 1 2 3 4 绝热线 V3 热学 3、逆向斯特林循环 Q2 Q1 1 2 3 4 V P V1 V2 由两条等温线和两条等容线组成 从低温吸热 向外界放热 外界对工作物质作功 制冷系数 热学 萨迪.卡诺(Sadi Carnot 1796-1832) 介绍科学家 热学 萨迪.卡诺(Sadi Carnot 1796-1832) 萨迪·卡诺是法国青年工程师、热力学的创始人之一，是第一个把热和动力联系起来的人。 他出色地、创造性地用“理想实验”的思维方法，提出了最简单，但有重要理论意义的热机循环——卡诺循环，并假定该循环在准静态条件下是可逆的，与工质无关，创造了一部理想的热机（卡诺热机）。 卡诺的目标是揭示热产生动力的真正的、独立的过程和普遍的规律。1824年卡诺提出了对热机设计具有普遍指导意义的卡诺定理，指出了提高热机效率的有效途径，揭示了热力学的不可逆性，被后人认为是热力学第二定律的先驱。 在英国，当瓦特蒸汽机掀起了第一次工业革命的风暴以后，科学家和技术人员对热机的研究达到了空前的狂热。但是，一般的热学家和力学家都比较重视应用技术的研究。加之象瓦特、戴维这样一些对热力学做过一些开拓工作的人大都是在自学道路上成长起来的，不太擅长于运用数学和物理学的数理抽象方法进行研究，因此，热力学的真正的理论基础建立者，并不是他们， 热学 萨迪.卡诺(Sadi Carnot 1796-1832) 而是兼有理论科学才能与实验科学才能的法国工程师萨迪·卡诺。 卡诺第一个对蒸汽机的效率进行了精密的物理和数学分析。建立卡诺原理。 德国医生迈尔1840年从荷兰到爪哇的船员静脉血的颜色的不同，发现体力和体热来源于食物中所含的化