图中abc为一直线求此过程中市公开课金奖市赛课一等奖课件.pptx

例例1.1.一定量抱负气体，由状态一定量抱负气体，由状态a a经经b b到达到达c c，（图中（图中abcabc为始终线），求此过程中：为始终线），求此过程中：（1 1）气体对外作功；）气体对外作功；（2 2）气体内能增量；）气体内能增量；（3 3）气体吸取热量。）气体吸取热量。P(atm)V(l)0321321cba解：解：第1页第1页例例2.2.一定量抱负气体经历一定量抱负气体经历ACBACB过程时吸热过程时吸热200J200J，则，则经历经历ACBDAACBDA过程时吸热多少？过程时吸热多少？P P（1.0101.0105 5PaPa）V V（1010-3-3m m3 3）O O1144D DA AB BC C解：解：由热力学第一定律由热力学第一定律（外界对系统作功）（外界对系统作功）（ABCDAABCDA过程始末状态为同一点）过程始末状态为同一点）（放热过程）（放热过程）第2页第2页例例3 3.0.1kg.0.1kg水蒸气自水蒸气自120120加加热升温至升温至140140，求等体，求等体过程和等程和等压过程各吸取了多少程各吸取了多少热量？内能各改量？内能各改变多少多少？各作了多少功？各作了多少功？解：解：已知已知等体过程：等体过程：等压过程：等压过程：或或第3页第3页例例4.4.质量为质量为2.82.8 1010-3-3kgkg，压强为，压强为1atm1atm，温度为，温度为2727氮氮气。先在体积不变情况下使其压强增至气。先在体积不变情况下使其压强增至3atm3atm，再经等，再经等温膨胀使压强降至温膨胀使压强降至1atm1atm，然后又在等压过程中将体积，然后又在等压过程中将体积压缩二分之一。试求氮气在所有过程中内能改变，所压缩二分之一。试求氮气在所有过程中内能改变，所作功以及吸取热量，并画出作功以及吸取热量，并画出P-VP-V图。图。解：解：V3V4132V1V(m(m3 3）P(atm)0第4页第4页等容过程：等容过程：等温过程：等温过程：等压过程：等压过程：V3V4V(m(m3 3）P(atm)132V1第5页第5页例例5.5.将将500J500J热量传给原则状态下热量传给原则状态下2 2摩尔氢。（摩尔氢。（1 1）V V不不变，热量变为何？氢温度为多少？（变，热量变为何？氢温度为多少？（2 2）T T不变，热量不变，热量变为何？氢变为何？氢P P，V V各为多少？（各为多少？（3 3）P P不变，热量变为何不变，热量变为何？氢？氢T T，V V各为多少？各为多少？解：解：（1 1）VV不变不变=0,=0,Q=Q=E E，热量转变为内能。，热量转变为内能。（2 2）TT不变不变E=0,E=0,Q=Q=W W，热量转变为功。，热量转变为功。第6页第6页（2 2）P P不变，不变，Q=Q=P PV+V+E E，热量转变为功，热量转变为功和内能。和内能。不变不变不变不变第7页第7页 例例6 6 氮气液化，氮气液化，把氮气放在一个绝热汽缸中把氮气放在一个绝热汽缸中.开始开始时时,氮气压强为氮气压强为5050个原则大气压、温度为个原则大气压、温度为300K;300K;经急速经急速膨胀后膨胀后,其压强降至其压强降至 1 1个原则大气压个原则大气压,从而使氮气液化从而使氮气液化 .试问此时氮温度为多少试问此时氮温度为多少?氮气可视为抱负气体氮气可视为抱负气体,其液化过程为绝热过程其液化过程为绝热过程.氮气为双原子气体氮气为双原子气体解解:第8页第8页例例7 7 有有810810-3-3kgkg氧气，体积为氧气，体积为0.41100.4110-3-3m m3 3，温度，温度为为2727。如氧气作绝热膨胀，膨胀后体积为。如氧气作绝热膨胀，膨胀后体积为4.1104.110-3-3m m3 3，问气体作多少功？如作等温膨胀，膨，问气体作多少功？如作等温膨胀，膨胀后体积也为胀后体积也为4.1104.110-3-3m m3 3，问气体作多少功？，问气体作多少功？解：解：绝热方程：绝热方程：另法：由另法：由第9页第9页1423例例8 8 1mol1mol氦气通过如图所表示循环过程，其中氦气通过如图所表示循环过程，其中 p p2 2=2p=2p1 1,V,V4 4=2V=2V1 1,求求1212、2323、3434、4141各过程中各过程中气体吸取热量和热机效率气体吸取热量和热机效率 。解解 由抱负气体物态方程得由抱负气体物态方程得第10页第10页1423第11页第11页例例9.3.29.3.2 10 10-2-2 kg kg氧气作氧气作ABCDABCD循环过程。循环过程。A AB B和和C C D D都为等温过程，设都为等温过程，设T T1 1=300K=300K，T T2 2=200K=200K，V V2 2=2V=2V1 1。求循。求循环效率。环效率。DABCT1=300KT2=200KV2V1VP吸热吸热解：解：吸热吸热第12页第12页例例10.10.一定量抱负气体经历了某一循环过程，其中一定量抱负气体经历了某一循环过程，其中ABAB和和CDCD是等压过程，是等压过程，BCBC和和DADA是绝热过程。已知是绝热过程。已知B B点和点和C C点点温度分别为温度分别为T TB B和和T TC C ，求此循环效率。，求此循环效率。解：解：PCDABP1P2V第13页第13页例例11.11.计算奥托机循环效率。计算奥托机循环效率。c c d,ed,eb b为等容过程；为等容过程；b bc c，d de e为绝热过程。（已知为绝热过程。（已知V V0 0、V)V)VoVPVacdeb解：解：吸热吸热放热放热第14页第14页例例12 12 一台电冰箱放在室温为一台电冰箱放在室温为 房间里，冰箱储藏房间里，冰箱储藏柜中温度维持在柜中温度维持在 。现天天有。现天天有 热量自房热量自房间传入冰箱内间传入冰箱内,若要维持冰箱内温度不变若要维持冰箱内温度不变,外界天天外界天天需作多少功需作多少功,其功率为多少其功率为多少?设在设在 致致 之间之间运转致冷机运转致冷机(冰箱冰箱)致冷系数致冷系数,是卡诺致冷机致冷系是卡诺致冷机致冷系数数 55%55%。解解由致冷机致冷系数由致冷机致冷系数房间传入冰箱热量房间传入冰箱热量可得可得热平衡时热平衡时第15页第15页房间传入冰箱热量房间传入冰箱热量 热平衡时热平衡时保持冰箱在保持冰箱在 至至 之间运转之间运转,天天需作功天天需作功 功率功率第16页第16页例例13 13 动力装置，蒸汽机带动制冷机。蒸汽机锅炉温动力装置，蒸汽机带动制冷机。蒸汽机锅炉温度度210210，暖气系统为蒸汽机冷却器，温度，暖气系统为蒸汽机冷却器，温度6060；制；制冷机从冷机从1515蓄水池吸热，放热给暖气系统。求燃烧蓄水池吸热，放热给暖气系统。求燃烧1kg1kg燃料供应暖气系统热量抱负值。（燃烧值燃料供应暖气系统热量抱负值。（燃烧值2.09102.09107 7J/kgJ/kg）解：解：热机效率热机效率从从1 1kgkg燃料中吸取燃料中吸取热量量热机对外作功热机对外作功放入暖气热量放入暖气热量锅炉锅炉暖气系统暖气系统蓄水池蓄水池热机热机致冷机致冷机QQ1 1Q Q1 1Q Q2 2QQ2 2W WT T1 1T T2 2TT2 2第17页第17页求燃烧求燃烧1kg1kg燃料供应暖气系统热量抱负值。燃料供应暖气系统热量抱负值。从蓄水池吸热从蓄水池吸热致冷机放入暖气热量致冷机放入暖气热量供应暖气系统总热量供应暖气系统总热量热机对外作功热机对外作功热机放入暖气热量热机放入暖气热量锅炉锅炉暖气系统暖气系统蓄水池蓄水池热机热机致冷机致冷机QQ1 1Q Q1 1Q Q2 2QQ2 2W WT T1 1T T2 2TT2 2致冷系数致冷系数第18页第18页例例14 14 设设1 1摩尔抱负气体作绝热自由膨胀，最初其体摩尔抱负气体作绝热自由膨胀，最初其体积为积为V V1 1，膨胀后体积为，膨胀后体积为V V2 2，求过程熵变。，求过程熵变。解解：V V2 2V V1 1 设想气体膨胀在可逆等设想气体膨胀在可逆等温过程下进行。温过程下进行。V V2 2VV1 1 S0S0抱负气体自由膨胀过程中熵增长，是不可逆过程。抱负气体自由膨胀过程中熵增长，是不可逆过程。第19页第19页例例15 15 试求试求1mol1mol抱负气体由初态（抱负气体由初态（T T1 1V V1 1）经某一过程到）经某一过程到达终态（达终态（T T2 2V V2 2）熵变，假定气体定容摩尔热容）熵变，假定气体定容摩尔热容C CV V为恒为恒量。量。解：解：（T1V1）（T2V1）可逆等容升温可逆等容升温 S1（T2V1）（T2V2）可逆等温膨胀可逆等温膨胀 S2法一法一第20页第20页（T1V1）（T1V2）可逆等温膨胀可逆等温膨胀 S1（T1V2）（T2V2）可逆等容升温可逆等容升温 S2法二：法二：法三：法三：第21页第21页例例16 16 一系统储有一系统储有1kg1kg水，系统与外界间无能量传递。水，系统与外界间无能量传递。开始，一部分水质量为开始，一部分水质量为0.30kg0.30kg，温度为，温度为9090，另一部，另一部分水质量为分水质量为0.70kg0.70kg，温度为，温度为2020，混合后，系统内水，混合后，系统内水温达到平衡，试求水熵变。温达到平衡，试求水熵变。解：解：设水混合为一可逆等压过程，水温平衡时温度设水混合为一可逆等压过程，水温平衡时温度为为TT，定压比热容定压比热容c cp p=4.1810=4.18103 3J.kgJ.kg-1-1K K-1-1由能量守恒由能量守恒热水热水冷水冷水不同温度液体混合过程，熵增加，是一不可逆过程。第22页第22页