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热机发展简介 热机 ：持续地将热量转变为功的机器 .如蒸汽机,内燃机等. 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 §7-4 卡诺循环 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, 可以是气体, 液体等 . 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 净功 特征 一 循环过程 A B 总吸热 总放热 （取绝对值） 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 从高温热源吸取的热量有多少用于对外作功 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 外界对工质作的功A中, 用于从低温热源提取热量Q2的多少 1 4 2 3 例 7-5 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 . 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 低温热源 高温热源 卡诺热机 A A B C D 1824 年法国的年青工程师卡诺提出一个工作在两热源之间的理想循环—卡诺循环. 给出了热机效率的理论极限值; 他还提出了著名的卡诺定理. A A B C D 理想气体卡诺循环热机效率的计算 A — B 等温膨胀 B — C 绝热膨胀 C — D 等温压缩 D — A 绝热压缩 卡诺循环 A — B 等温膨胀吸热 C — D 等温压缩放热 A A B C D D — A 绝热过程 B — C 绝热过程 卡诺热机效率 A A B C D 卡诺热机效率与工作物质无关，只与两个热源的温度有关，两热源的温差越大，则卡诺循环的效率越高 . 热机效率不可能大于1. 提高热机效率的途径? A A B C D 高温热源 低温热源 卡诺致冷机 卡诺致冷机（卡诺逆循环） 卡诺致冷机致冷系数 T2越小, 致冷系数越小 图中两卡诺循环 吗 ？ 讨 论 例7-6 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% . 保持冰箱在 至 之间运转, 每天需作功 功率 * 教学基本要求 一 掌握内能、功和热量等概念 . 二 掌握热力学第一定律，能分析、计算理想气体在等体、等压、等温和绝热过程中的功、热量和内能的改变量 . 三 理解循环的意义和循环过程中的能量转换关系，会计算卡诺循环和其他简单循环的效率 . 四 了解可逆过程和不可逆过程，了解热力学第二定律和熵增加原理 . 一 功 功是能量传递和转换的量度，它引起系统热运动 状态的变化 . 准静态过程功的计算 注意：作功与过程有关 . 宏观运动能量 热运动能量 §7-1 热力学第一定律 （过程量） 二 热 量（过程量） 通过传热方式传递能量的量度，系统和外界之间存在温差而发生的能量传递 . 1）过程量：与过程有关； 2）等效性：改变系统热运动状态作用相同； 宏观运动 分子热运动 功 分子热运动 分子热运动 热量 3）功与热量的物理本质不同 . 1卡 = 4.18 J ， 1 J = 0.24 卡 功与热量的异同 系统和外界的分子之间通过杂乱碰撞交换能量的结果 作机械功改变系统 状态的焦耳实验 A V 作电功改变系统 状态的实验 实验证明系统