第三章 热力学第一定律课件.ppt

* * ? 求热机的效率 例1:按下图的实验设计,可以使理想气体作下图所示由个等容过程和两个等压过程所组成的循环过程试证这一循环的效率为 1 4 1 1 2 2 1 V V V p p p - + - g - g = h 2 1 3 V1=V2 4 P V V3=V4 P2=P3 P1=P4 Q12 Q23 Q34 Q41 证明: Q1= Q12+Q23 │Q2│= Q34+Q41 取ν=1mol Q1=CV.m(T2-T1)+CP.m(T3-T2) Q2=CV.m(T3-T4)+CP.m(T4-T1) T2-T1 = (P2-P1) V1 R T3-T2 = (V3-V2) R P2 T3-T4 = (P2-P1) V3 R T4-T1 = (V3-V2) R P1 * 燃烧汽油的四冲程内燃机中进行的循环过程称奥托(Otto)循环 四冲程： V V V P a b c d e 2 1 1. 吸气 a b 等压 c 2. 压缩 b 绝热 绝热 e d 等容 d 3. 爆炸作功 c 爆炸 作功 b a b 4. 排气 e 等容 等压 * 在理论上用一定质量的空气(理想气体)进行的下述准静态过程代替实际过程,这样的理想循环过程称为空气标准奥托(Otto)循环 * * * * * * * * * * * * * * * * * 压缩比： V V V P 简化后 简化后 b d e 2 c 1 r = V 1 V 2 课下作业:求空气标准奥托循环的效率 * §3.7 卡诺循环 (Carnot cycle) 一.卡诺循环 无摩擦情况下，由两个等温过程和两个绝热过程构成的循环. （图中设系统是理想气体） A * 二.卡诺循环效率 1、4两点在同一绝热线上 T1V1?－１=T2V4?－１ 2、3两点在同一绝热线上 T1V2?－１=T2V3?－１ 两式相比有 V2/V1=V3/V4 此称闭合条件. A * 1→2 等温膨胀过程 Q1=A1=?RT1ln(v2/v1)0 3→4 等温压缩过程 Q2=A3=?RT2ln(v4/v3)0 卡诺循环的效率： A * 3.指明了提高效率的方法: 2.卡诺循环的效率不可能等于1 有效途径是提高T1 说明：1.?c与工作物质种类无关,而且是实际热机 可能效率的最大值 (卡诺定理中将证明). 现代“标准火力发电厂”： 增大 T1 与 T2 间的温差. * 例1:理想气体卡诺循环过程的两条绝热线下的面积大小分别为S1和S2，则二者的大小关系是：（A）S1S2 （B）S1=S2 （C）S1S2（D）无法确定 * 例2:一热机由温度为727℃的高温热源吸热，向温度为527℃的低温热源放热，若热机在最大效率下工作，且每一循环吸热2000J，则此热机每一循环作功 J . 400 * 一.致冷循环（逆循环): 外界对系统作正功；工质从 低温热源吸热，向高温热源放热。 例如.电冰箱. §3.8 致冷循环 二.致冷系数： 则致冷系数定义： 2 1 2 2 Q Q Q A Q w - = = 外 三.卡诺致冷循环的致冷系数: 2 1 2 2 1 2 2 T T T Q Q Q A Q w c - = - = = 外 卡诺制冷系数是工作在T1与T2 之间的所有致冷循环中最高的。 有 |Q1|= A外+ Q2 在一循环中,外界做功 A外,系统从低温热 源吸取热量 Q20 ,向高温热源放热|Q1|(Q10) 课下作业 * 数据概念： 可见,低温热源的温度T2 越低,则致冷系数 越小, 致冷越困难. 一般致冷机 :2?7. 若T1=293K(室温), * ? 电冰箱的工作原理 * 练习:卡诺致冷机，其低温热源温度为T2=300K，高温热源温度为T1=450K，每一循环从低温热源吸热Q2=400J，则该致冷机的致冷系数 ，（式中A为外界对系统所作的功），每一循环中外界必须作功A= . 2， 200J * 第三章 作业 P139 习题 3.1 , 3.3 , 3.4 ,  3.18 , 3.20. * (Thermodynamics) 热 学 力 * 第三章 热力学第一定律 准静态过程 功、热量、内能 热力学第一定律(Δ) 热容量 理想气体的绝热过程 循环过程和热机(Δ) 卡诺循环和卡诺热机(Δ) 致冷机 * §3.1 准静态过程（quasi-static process） 热力学中研究过程时，为了在理论上能利用系统处于平衡态