热力学2 循环过程 卡诺循环.ppt

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1、热力学：紧密围绕热机的研究和应用——工作物质重复进行某些过程，不断吸热做功一、循环过程1.定义：系统经历一系列变化后又回到初始状态的整个过程叫循环过程。准静态循环过程—相图中的闭合曲线顺时针：逆时针：逆循环§.3循环过程卡诺循环（热力学第一定律的应用，引入第二定律的桥梁）2.共同特征热力学第一定律：3.正循环及其效率特征：热机的循环:从外界吸热—对外做功A实例：蒸汽机的循环效率:推广到一般情况——热机的能量转换:从高温热源吸热（可能不止一个）向低温热源放热（可能不止一个）对外做功效果代价热机效率:例一.注意是T-V图斯特林循环解：总吸热总放热热机效率：4.逆

2、循环及致冷系数特征：外界对系统做功——系统向外界放热致冷机的循环：实例：电冰箱能量转换：外界对系统做功A从低温热源吸热（效果）（代价）向高温热源放热注意：这里的Q2仅是循环过程中系统从冷库吸收的热量——衡量致冷的效力致冷系数：介绍：空调机的循环（对大气致冷）冷泵（A)房间大气室内降温（对房间致冷）热泵（A)大气房间室内升温季节作用低温热源高温热源效果夏天冬天AQ2Q1夏天AQ2Q1冬天氟里昂对臭氧层的破坏引起公害循环反应,游离氧原子臭氧层：地面上空20-50km的同温层中作用：保护地球表面免受某些具有破坏性的紫外线辐射，控制地球气温（散热片）保护臭氧层介绍：

3、晒斑，雪盲，视力损害，皮肤癌，白内障……植物生长率下降，海洋生物减少气候异常，农业、畜牧业受损，国土干燥化，北极冰帽熔化，海平面上升，大陆被淹……后果紫外线辐射增强温室效应美国科学家提出：在太空安装d=2000km的巨型反射镜，面向太阳，拒阳光于数百万千米之外。英国科学家提出：用飞行器在地球大气层上部拉开一张巨型金属网，阻挡阳光直达地面设想效果：阻挡1％阳光，使地球降温。保护100km2土地。1987.9蒙特利尔1990.6伦敦会议决定2000年停止生产和消费氟里昂，发展中国家延长10年.解决途径寻找纯工质替代物（无Cl)磁致冷半导体致冷激光制冷……磁致冷装

4、置确立新的自然观—20世纪人类最重要的发现之一介绍：人类自然观的三个阶段原始社会：视自然为神灵，人是自然的奴隶生产力提高，科技发展农业社会工业社会认识到人对自然的能动作用人是自然的主人，改造自然，人定胜天人口激增，资源枯竭，环境恶化新自然观新自然观：人归根到底是自然的一部分，人的能力是自然力的一部分，人类的未来最终要取决于自然的未来。人既不能满足于做自然的奴隶，也不能希求作为自然的主宰，而要关心、保护生态环境，与自然共生、共荣、和谐发展。以生态环境良性循环为基础的发展，不牺牲后代人发展条件的发展。可持续发展战略：基本国策之一二、卡诺循环“为了最完整地研究由热

5、得到动力的道理，必须不依赖于任何特定机构和任何特殊的工作物质，必须使所进行的讨论不仅适合于蒸汽机，而且可以应用于一切可以想象的热机，不管它们用的什么物质，也不管它们如何动作”－－－卡诺卡诺：SadiCarnot1796—1832法国青年工程师，具有科学家素质。着眼点高，热力学创始人之一。1.研究循环过程的理想模型——卡诺循环PV0PV0是否最简单？思考：试设想最简单的循环模型怎样才简单？热源最少。要无穷多个热源才能得以实现，循环图形的外形简单，实际过程复杂。等温线等温线卡诺循环：工质只与两个恒温热源交换能量的准静态循环卡诺正循环卡诺逆循环如何在P-V图中表示

6、？1）与两个恒温热源交换能量2）不与其它热源交换能量——两个等温过程——两个绝热过程特点简单：只需要两个热源重要：可以组成任何一种循环卡诺循环过程：例如：正循环思考：ＡBCpＤ2.理想气体的卡诺循环1）正循环效率等温过程：绝热过程：p高温T1低温T2Q1Q2A=Q1-Q2卡诺定理见P130实际过程1.卡诺机必须有两个热源。其效率与工作物质无关，只与两热源温度有关。波音飞机不用价格较贵的高标号汽油作燃料，而采用航空煤油作燃料。越小越好，但低温热源的温度为外界大气的温度，不宜人为地改变，只能提高高温热源温度。日本开发出陶瓷发动机，其良好的绝热性能可保持高温热源的

7、温度。3.美国的两个洲在2005年将禁止燃烧汽油的汽车进入，而使用燃料电池供电的汽车。信息：p等温过程：绝热过程：2)逆循环制冷系数高温T1低温T2Q2AQ1=A+Q2注意公式适用条件对一切循环适用只对卡诺循环适用练习1.一卡诺机进行如图两个循环，其相互关系为：（1）（2）（3）（4）答案：（4）正确如图两个循环过程：过程21—2等温、2—3'等体3'—4等压、4—1绝热。过程11—2等温、2—3绝热3—4等压、4—1绝热。试比较哪个过程热机效率高。练习2.两个过程吸热是一样的，但循环面积不同，循环过程作功不同，解答：将一台家用电冰箱视为理想卡诺致冷机，放在

8、求做一盘冰所需的功，所需时间，所要求的电功率各为多少