热力学基础ppt课件.ppt

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1、9.4绝热过程9.4.1绝热过程在状态变化过程中，系统与外界不发生热量交换。其特征为dQ=0。9.4.2绝热方程解之可得：这就是理想气体的绝热方程。其中的常数由质量和初状态确定。称为摩尔热容比。由此还可得：9.4.3绝热曲线如图，绝热线和等温线有一个交点A，在这一点处两线的斜率为：，这就是说，绝热线斜率的绝对值较大，压强变化较快。ABC常量9.4.4绝热过程中功的计算绝热过程内能的增量：另：在准静态绝热过程中，系统所做的功为：0绝热0等温等压0等容备注QAE过程热力学第一定律对理想气体四个过程的应用9.5循环过程卡诺循环9.5.1循环过程1.热机吸热放热做功工作

2、物质：热机中被用来吸收热量并对外做功的物质叫做工作物质。热机：利用热能做功的机器。特点：都有工作物质；都吸收热量增加内能，其中一部分对外做功，另一部分以热量的形式散发到温度较低的冷凝器中。一个系统，从某一状态出发，经过任意的一系列过程，最后回到初始状态，这样的过程称为循环过程，简称循环。如图，整个循环过程中系统对外做正功（其大小为闭合曲线面积）称为正（热）循环。循环方向相反，称为逆（冷）循环。都重复上述动作循环。oPV2.循环过程热机发展简介1698年萨维利和1705年纽可门先后发明了蒸汽机，但当时的效率极低。1765年，瓦特对蒸汽机进行了重大改进，大大提高了其效率

3、。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3.循环效率热机高温热源低温热源AB对正循环，工作物质从高温热源吸热，又向低温热源放出热量。整个过程内能不变。对外做的净功为：。在一次循环过程中工作物质对外做的净功占它从高温热源吸收的热量的比率称为该循环的效率。有：致冷机高温热源低温热源AB对逆循环，工作物质从低温热源吸热，又向高温热源放出热量。外

4、界必须对工作物质做净功，即：。逆循环的效率称为制冷系数，即：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的。9.5.2卡诺循环及其效率1824年法国的年轻工程师卡诺提出了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。低温热源高温热源卡诺热机AABCD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AABCDA—B等温膨胀吸热C—D等温压缩放热B—C绝热过程D—A绝热过程AABCD卡诺热机效率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，

5、则卡诺循环的效率越高。AABCD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图中两卡诺循环吗？讨论1423解：由理想气体过程方程得例11mol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。1423例2有2.5mol的双原子理想气体，作如图所示的循环（ac为等温过程）。求各过程中的热量、内能改变和所做的功以及循环的效率。已知：解：双原子气体讨论：直线过程中温度转换点与吸放热转换点。（1）无温度转换点与吸转换点的直线过程。PV•甲PV•乙（2）无温度转换点而有吸放热转换点的过程。（3）有

6、温度转换点N与吸放热转换点M的直线过程。<<温度转换点TN>>如图所示直线过程AB，已知：TA=TB对于准静态直线过程AB，每一状态满足：直线过程的过程方程：消去P得：由dT/dV=0得：PV•V12V12P1P1•NM<<吸放热转换点M>>设：该理想气体的分子是多原子分子，即CV=3R由dQ/dV=0得：可见：温度转换点不是吸放热转换点。由于该过程系统对外做功，而内能无变化，所以整个过程总的来说是吸热的。从图中可计算：例31mol多原子分子的理想气体，经如图所示的循环，求：该循环的效率。ABCp12p1V12V1V1VP解：ABCp12p1V12V1V1VPMVM

7、ABCp12p1V12V1V1VPMVM9.6热力学第二定律不可能制造出这样一种循环工作的热机，它只使单一热源冷却来做功，而不放出热量给其它物体，或者说不使外界发生任何变化。第二定律的提出（1）功热转换的条件第一定律无法说明。（2）热传导的方向性、气体自由膨胀的不可逆性问题第一定律无法说明。热力学第二定律的两种表述1.热力学第二定律的开尔文表述等温膨胀过程是从单一热源吸热做功，而不放出热量给其它物体,但它非循环过程。12WA低温热源高温热源卡诺热机AABCD卡诺循环是循环过程，但需两个热源，且使外界发生变化。永动机的设想图虽然卡诺致冷机能把热量从低温物体移至高温