第16-5章_绝热过程.ppt

* §11.7 绝热过程 一. 绝热过程 系统在绝热过程中始终不与外界交换热量。 良好绝热材料包围的系统发生的过程 进行得较快，系统来不及和外界交换热量的过程 1. 过程方程 对无限小的准静态绝热过程 有 · · 利用上式和状态方程可得 2. 过程曲线 微分 A 绝热线 等温线 由于 ?＞1 ，所以绝热线要比等温线陡一些。 V p O 绝热过程中 ，理想气体不吸收热量，系统减少的内能，等于其对外作功 。 3. 绝热过程中功的计算 一定量氮气，其初始温度为 300 K，压强为1atm。将其绝热 压缩，使其体积变为初始体积的1/5。 解 例 求 压缩后的压强和温度 根据绝热过程方程的p﹑V 关系，有 根据绝热过程方程的T﹑V 关系，有 氮气是双原子分子 温度为25℃，压强为1atm 的1mol 刚性双原子分子理想气 体经等温过程体积膨胀至原来的3倍。 (1) 该过程中气体对外所作的功； (2) 若气体经绝热过程体积膨胀至原来的3 倍，气体对外所 作的功。 解 例 求 V p O (1) 由等温过程可得 (2) 根据绝热过程方程，有 将热力学第一定律应用于绝热过程方程中，有 二. 多方过程 满足这一关系的过程称为多方过程 (n 多方指数，1n ? ) 可见: n 越大， 曲 线越陡 根据多方过程 方程，有 V p O · 多方过程方程 · 多方过程曲线 功 内能增量 热量 摩尔热容 多方过程中的功﹑内能﹑热量﹑摩尔热容的计算 · 多方过程曲线与四种常见基本过程曲线 · 如图， 一容器被一可移动、无摩擦且绝热的活塞分割成Ⅰ, Ⅱ 两部分。容器左端封闭且导热，其他部分绝热。开始时在Ⅰ, Ⅱ中各有温度为0℃，压强1.013×105 Pa 的刚性双原子分子的理想气体。两部分的容积均为36升。现从容器左端缓慢地对Ⅰ中气体加热，使活塞缓慢地向右移动，直到Ⅱ中气体的体积变为18升为止。 (1) Ⅰ中气体末态的压强和温度。 解 例 求 Ⅰ Ⅱ (1) Ⅱ中气体经历的是绝热过程，则 (2) 外界传给Ⅰ中气体的热量。 刚性双原子分子 又 由理想状态方程得 (2)Ⅰ中气体内能的增量为 Ⅰ中气体对外作的功为 根据热力学第一定律， Ⅰ中气体吸收的热量为 v 摩尔的单原子分子理想气体，经历如图的热力学过程, 例 V p O · · V0 2V0 p0 2p0 在该过程中，放热和吸热的区域。 解 求 从图中可以求得过程线的方程为 将理想气体的状态方程 代入上式并消去 p，有 对该过程中的任一无限小的过程，有 由热力学第一定律，有 由上式可知 ，吸热和放热的区域为 吸热 放热 §11.8 循环过程 一. 循环过程 如果循环是准静态过程，在P–V 图上就构成一闭合曲线 如果物质系统的状态经历一系列的变化后，又回到了原状态，就称系统经历了一个循环过程。 系统（工质）对外所作的净功 1. 循环 V p O Ⅱ Ⅰ · · 2. 正循环、逆循环 正循环(循环沿顺时针方向进行) 逆循环(循环沿逆时针方向进行) （系统对外作功） Ⅰ Ⅱ Q1 Q2 a b V p O 根据热力学第一定律，有 （系统对外作负功） 正循环也称为热机循环 逆循环也称为致冷循环 · · Ⅰ Ⅱ Q1 Q2 a b V p O · · · · 二. 循环效率 在热机循环中，工质对外所作的功A 与它吸收的热量Q1的比值，称为热机效率或循环效率 一个循环中工质从冷库中吸取的热量Q2与外界对工质作所的功A 的比值，称为循环的致冷系数 1 mol 单原子分子理想气 体的循环过程如图所示。 (1) 作出 p?V 图 (2) 此循环效率 解 例 求 c a b 600 2 1 a c 1 600 300 b 2 T(K） V（10-3m3） O V（10-3m3） O p（10-3R） (2) ab是等温过程，有 bc是等压过程，有 (1) p?V 图 ca是等体过程 循环过程中系统吸热 循环过程中系统放热 此循环效率 逆向斯特林致冷循环的热力学循环原理如图所示，该循环由四个过程组成，先把工质由初态A（V1， T1）等温压缩到B（V2 ， T1） 状态，再等体降温到C （V2， T2）状态，然后经等温膨胀达到D （V1， T2） 状态，最后经等体升温回到初状态A，完成一个循环。 该致冷循环的致冷系数 解 例 求 在过程CD中，工质从冷库吸取 的热量为 在过程中AB中，向外界放出的 热量为 A B C D V p O 整个循环中外界对工质所作的功为 循环的致冷系数为 §11.9 热力学第二定律 一. 热力学第二定律 由热力学第一定律可知，热机效率不可能大于100% 。那么热机效率能否