a4热一律2.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,3-5 热力学第一定律应用举例,一、对理气准静态等值过程的应用,p,V,O,V,p,1,p,2,1、等容过程（,p/T,=,恒）,（1）系统从外界吸热,（2）系统对外作功,（3）系统内能增量,2、等压过程（,V/T,=,恒）,p,V,O,p,V,1,V,2,（1）系统从外界吸热,（2）系统对外作功,（3）系统内能增量,3、等温过程（,pV,=,恒）,p,V,O,p,2,p,1,V,2,V,1,（1）系统内能增量,（2）系统对外作功,（3）系统从外界吸热,二、绝热过程,(,adiabatic process),1,、理气,绝热自由膨胀,真空,绝热刚性壁,隔板,T,1,T,2,（思考：是否为等温过程,？）,“自由”气体向真空膨胀而不受任何外界阻力。,由于气体是向真空冲入，所以它对外界不作功，即,A=0,.,又“绝热”,Q=0,.,E=0,.,理气绝热自由膨胀是,等内能的非准静态过程,，再次达平衡态时温度复原，,T,2,=,T,1,.,2、理气,准静态绝热过程,（1）特征：,Q=0,.,（2）过程方程,Q=,dE+A,=0,A,=,pdV,=-,dE,2,1,联立,、,（推导参见书,p,119）,绝热过程方程（泊松公式）,绝热过程方程还可写成,（3）绝热过程的功,A=Q-E=-E,思路2：,思路1：,（试比较两种思路的结果、适用条件）,（4）绝热线与等温线的比较,等温线,绝热线,O,V,p,课后：将理气4种准静态过程（等容、等压、等温、绝热）的吸热、作功及内能变化列表比较。,等温膨胀,（,E,不变）,V,n,E,T,p,V,n,p,p,=,nkT,绝热膨胀,绝热线比等温线陡，,因为：,3-6 循环过程,一、循环过程,(,cycle process),1、特点：,E=0,2、,p-V,图:,准静态循环过程，常用,p-V,图上的一条封闭曲线来表示。,循环曲线所包围的“面积”等于一次循环净功的大小。,3、种类：,正循环(热循环)：,顺,时针进行(一次循环,净功,A,0,),逆循环(致冷循环)：,逆,时针进行(一次循环,净功,A,0,),p,V,O,A,二、热机简介,（了解）,热机把热能转换为机械能的装置。如蒸汽机、内燃机、汽轮机等。,热机中被用来吸热并对外作功的物质叫,工作物质,（简称“,工质,”）。,火力发电厂的热力循环,电力输出,水泵,A,1,Q,1,锅炉,汽轮机,冷凝器,Q,2,电力输出,A,2,冷凝塔,发电机,水泵,除尘器,涡轮,传送带,锅炉,空气,碾磨机,烟筒,水管,喷射给水器,现代火力发电厂结构示意图,现代火力发电厂外貌,三、热机的,循环效率,(,cycle efficiency),则对外作净功为,A=Q,1,-|Q,2,|,.,定义,循环效率,p,Q,1,A,|,Q,2,|,V,O,热循环（正循环,）,工质,对一,次,正循环：,工质从高温热源吸热,Q,1,向低温热源放热,|,Q,2,|(Q,2,0),思考：,|,Q,2,|=0,可否？即,=1,可否？,3-7,卡诺循环,(,Carnot cycle),卡诺循环：,工质只和,两个恒温热源,交换热量的,准静态、无摩擦,的循环。,卡诺,(,Carnot,，,法国人，,1796-1832,),此循环在,p-V,图上,可由,两条等温线,和,两条绝热线,构成。,对,理气工质：,12：,34：,等温过程,绝热过程,23：,41：,（闭合条件）,卡诺热机循环的效率,3-8,致冷循环,(,refrigeration cycle),一、致冷系数,|,Q,1,|=,A,+,Q,2,则,致冷系数,定义为,二、卡诺致冷循环的致冷系数,对一次逆循环，外界对工质作功,A,，工质从低温热源吸热,Q,2,，,向高温热源放热,|,Q,1,|,(Q,1,0),，,有,A,|,Q,1,|,Q,2,A,|,Q,1,|,A,Q,2,空调器：既可用作降温又可供暖的致冷机。,夏天,冬天,作业：,3.10,(,p,141)、,3.20,(,p,143),练习：习题集“热学”,一、12、15、16、1821、23、26、27,二、13、18、20、23,三、2、3、610,五、2、3,3.10 解：,对氢气分子，,已知,T,1,=300K,V,1,=0.05m,3,V,2,=0.25m,3,=2mol.,(1)绝热膨胀：,(2)等温膨胀：,(3)等压膨胀：,V,1,V,2,p,V,O,(1),(2),(3),由于各过程的压强不同，所以在体积变化相同的情况下，气体对外作的功也不同。,3.20 解：,(1),c,a,为绝热过程：,(2),a,b,为等温过程：,b,c,为等容过程：,此循环的效率为,T,V,O,a,b,c,