热力学知识学习材料.ppt

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1、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 .,9.4 循环过程,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 .,一 循环过程,系统由某一状态出发，经过一系列变化过程后又回到原来的状态，这样的过程称为循环过程：,系统对外界作功 W10,外界对系统作功 W20,1. 正循环,闭合曲线所包围的 面积就等于净功,循环沿顺时针方向进行

2、，净功0，正循环，热机,2、正循环和逆循环,3、热机效率,热机效率,4 制冷机和制冷系数,制冷系数,注意：所有的Q1 Q2 均取绝对值。,答案B,1. 所列四图分别表示理 想气体的四个设想的循 环过程请选出其中一 个在物理上可能实现的 循环过程的图的标号,2.已知一定量的理想气体经历pT图上所示的循环过程， 图中各过程的吸热、放热情况为： (1) 过程12中，气体_ (2) 过程23中，气体_ (3) 过程31中，气体_,吸热,放热,放热,例 1 1 mol 氦气经过如图所示的循环过程，其中 , 求12、23、34、41各过程中气体吸收的热量和热机的效率 .,解 由理想气体物态方程得,净功,热

3、机效率,萨迪卡诺(Sadi Carnot) （ 17961832 ）法国青年工程师、热力学的创始人之一。第一个把热和动力联系起来的人，是热力学的真正的理论基础建立者。 他出色地、创造性地用“理想实验”的思维方法，提出了最简单，但有重要理论意义的热机循环卡诺循环,三 卡诺循环,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 .,1. 卡诺循环,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,d a 绝热过程,b c 绝热过程,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

4、的温度有关，两热源的温差越大，则卡诺循环的效率越高 .,1. 有人设计一台卡诺热机(可逆的)每循环一次可从 400 K的高温热源吸热1800 J，向 300 K的低温热源放热 800 J同时对外作功1000 J，这样的设计是 (A) 可以的，符合热力学第一定律 (B) 可以的，符合热力学第二定律 (C) 不行的，卡诺循环所作的功不能大于向低温热源放出的热量 (D) 不行的，这个热机的效率超过理论值,答案D,答案D,2. 如图表示的两个卡诺循环，第一个沿ABCDA进行,第二个 沿进行，这两个循环的效率的关系及这两个循环所作的净功W1和W2的关系是 (A) ,W1 = W2 (B) ,W1 = W

5、2 (C) ,W1 W2 (D) ,W1 W2,例1. 1 mol理想气体在T1 = 400 K的高温热源与 T2 = 300 K的低温热源间作卡诺循环（可逆的）,在400 K的等温线上起始体积为V1 = 0.001 m3，终止体积为V2 = 0.005 m3，试求此气体在每一循环中 (1) 从高温热源吸收的热量Q1 (2) 气体所作的净功W； (3) 气体传给低温热源的热量Q2,解(1),(2),(3),例2. 一卡诺循环的热机，高温热源温度是 400K 每一循环从此热源吸进 100 J热量并向一低温热源放出80 J热量求： (1) 低温热源温度； (2) 这循环的热机效率,解：(1) 对卡诺循环有：,T1 / T2 = Q1 /Q2,T2 = T1Q2 /Q1 = 320 K,即：低温热源的温度为 320 K,(2) 热机效率：,