可逆过程和不可逆过程容积功省名师优质课赛课获奖课件市赛课百校联赛优质课一等奖课件.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,*,本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢。本资料仅供参考，不能作为科学依据。本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢。本资料仅供参考，不能作为科学依据。,1/21,可逆过程和不可逆过程,容积功,介绍可逆过程和不可逆过程,容积功计算方法,容积功计算,容积功计算,2/10,2/21,24 可逆和不可逆过程,一、可逆过程,热力学体系处于平衡状态时，体系内部压力和温度均匀一致，而且也等于外界压力和温度。当外界压力或温度变更时，体系平衡状态被破坏，但经过一定时间以后，体系重新到达另一平衡状态，在从原来平衡状态到新平衡状态过程中，要经过一系列不平衡状态，这无法用状态参数来描述，在压容图上也不能用确切点来表示，所以更不会有状态方程式描述其参数之间关系。,3/21,热力学中首先假定热力学体系处于平衡状态，其次假定实际改变过程是由无限靠近平衡状态所组成所谓平衡过程。要想到达平衡过程，必须是外界压力和温度改变得很慢，这么才能可能在任何瞬间，使外界和体系之间以及体系内部压力差和温度差都是无限小；换句话说，就是,外界和体系之间或体系内部随时都处于力平衡和热平衡状态下所进行改变过程，这么过程就叫平衡过程。,4/21,因为平衡状态在压容图上可用个点表示，所以，平衡过程则可用一条由这些连续点所形成曲线表示，如图,l25(a),所表示。至于不平衡过程普通不能在坐标图上表示，但有时在起始和终了两平衡状态之间用虚线示意，如图,115(b),所表示，工程实际中，气缸内气体分子运动速度很快，以至于气体内部很快地到达平衡状态，整个过程也就非常靠近一个平衡过程。,5/21,假如体系完成某一热力过程以后，有可能使体系沿着该过程反方向进行改变，而且使参加过程外界和体系一起都能各自按摄影反次序经过正向过程各个状态，最终都能回到自己原来状态，而未使体系和外界发生任何改变，则该热力过程就叫做可逆过程；不然，就叫做不可逆过程。比如图,126,表示由工质、机器和热源组成体系，工质从热源吸热，并沿134567路径进行平衡膨胀过程。,6/21,在这一平衡膨胀过程中，工质对活塞作了膨胀功，若是没有摩擦损失理想机器，则膨胀功以动能形式全部储存在飞轮中，此时若利用飞轮动能来推进活塞逆行，使工质沿276543l压缩，则压缩工质所消耗功，恰与膨胀时产生功相等。另外，在压缩过程中，工质同时向热源放热，所放热量也沽与膨胀时所吸收热量相等。由此可见，当工质恢复到原来状态1时，机器与热源也都恢复到原来状态，过程所牵涉到整个体系全部都恢复到原来状态而不留下任何改变，这么一个改变过程，就是可逆过程。,7/21,若图,l26,表示体系所进行是不平衡膨胀过程，那么工质作用力大于外界反抗力，工质所做膨胀功显然大于飞轮所取得动能，利用这动能显然不足以压缩工质使之沿原来旅程2765431恢复到原状态，为了使压缩工质沿原旅程恢复到起始状态，势必要由外界供给额外功。另外，因为热不平衡，工质在吸热时；工质温度随时都低于热源温度，而当逆向进行时，温度较低工质就不可能把先前所吸收热量全部交还给热源，而是有一部分热量必须向另一温度更低热源放热。,8/21,二、不可逆过程,当工质进行了一个不平衡过程以后，必定产生一些不可逆复后遗效果，而多消耗了外界所供给功，并使之转化成热能，同时将高温热源热能转移至低温热源，全部这些都不能使过程所牵涉整个体系全部恢复到原来状态。所以这么一个不平衡过程也是一个不可逆过程。,9/21,有摩擦存在过程也是不可逆。因为在正向过程气体膨胀功。有一部分消耗了摩擦而变为热，而在反向过程中，不但不能把正向过程由摩擦变成热量再转化回来变成功，而且还要消耗摩擦功而变成热量，所以有摩擦过程也是不可逆过程。,三、可逆过程必须满足条件,1、热平衡,2、力平衡,3、没有摩擦,10/21,在实际过程中，极少能满足力平衡、热平衡以及没有摩擦这三个条件，所以，一切实际过程都是不可逆过程。不可逆过程必将引发一些后遗效果意味着热力学上损失，而可逆则是一个不引发任何热力学损失理想过程，所以可逆过程比较简单，它有利于理论上分析研究和计算简便。在热力学中主要是研究可逆过程。,11/21,25 容积功(膨胀功或压缩功),一、容积功,图,127,所表示气缸内气体气体进行可逆膨胀时，气缸内气体压力为,P,，若活塞面积为,A,，则气体作用于活塞上总力为,PA,，当活塞向右移动一微小距离,dx,时，气体对活塞所做功为,12/21,气体膨胀时，容积功为正，叫膨胀功；，气体被压缩时，容积功为负，叫压缩功。,因为功和容积为广延量，所以,其中,m,为气缸内气体质量，1,kg,气体所做容积功,13/21,活塞从位置1移动到位置2，该过程容积功为,在已知起始和终了状态参数及压力与比容关系以后，就能够积分，并得出容积功数值。关系式不一样，所求得功数值也就不一样。另外，在压容图上，,pdv,用狭长条阴影面积表示，那么，过程12气体所做容积功 就是过程1-2下面面积12341。,14/21,过程线1-2不一样，该面积也就不一样，这就说明气体容积功不但决定起始和终点状态，而且还与过程性质相关，所以容积功是过程量，而不是状态量，仅代表过程中功，而不是全微分符号，不能写成()而只能写成 。,只有可逆过程才能够用此公式来计算气体对外所做容积功。公式中气体压力是指气体绝对压力，在以后公式中，都是如此。若是不可逆过程，工程压力随比容改变关系无法确定，因而也就无法去计算容积功。,15/21,例 气缸内气体压力按玻义耳马略特定律。Pv=常数规律进行改变，试求其中气体由状态1改变至状态2容积功。,解 因,pv,=常数，故,pv,=常数,v,，代人式(129)即得1kg气体容积功为,16/21,气体膨胀时，,v,v,由上式求出 为正值；反之，气体压缩时，,v,v,，求出 即为负值。,对可逆过程而言，热力学第一定律解析式,或,容积功与过程性质相关，内能与过程性质无关，内能改变和容积功总和所代表热量也必定与过程性质相关,17/21,所以换热量不但决定于气体起始和终了状态，而且还与气体改变过程相关，所,以 和 一样，不是状态量，而是过程,量，仅代表过程中热量，而不是全微,分符号，所以 也不能写成,而只能写成 。,18/21,图1-2-5,19/21,图1-2-6,20/21,图1-2-7,21/21,