热学等值过程PPT学习教案

1、会计学1 热学等值过程热学等值过程 2 1、过程特点、过程特点 2、过程方程、过程方程 AEQ )( 12 VVp P1=P2 )( 2 12 TTR i 2 1 V V pdVA RTpV )()( 2 1212 TTRTTR i )( 2 2 12 TTR i TRC p 第1页/共17页 3 1、过程特点、过程特点 2、过程方程、过程方程 0AE Q1=Q2 0 2 pdVRdT i RTpV 0VdppdV 0dAdE RdTVdppdV 0 22 2 Vdp i pdV i 0 P dp V dV CVplnln 1 CpV 泊松公式泊松公式 第2页/共17页 4 1 CpV 0 C

2、 T pV 2 1 CTV 3 1 CTp 过程方程过程方程 （二）绝热自由膨胀（二）绝热自由膨胀非准静态过程非准静态过程 绝热绝热Q0 自由膨胀自由膨胀A0 自由膨胀并非等温过程，过程中不属于平衡态，不能用温度描述它的状态。过程方程不适用。自由膨胀并非等温过程，过程中不属于平衡态，不能用温度描述它的状态。过程方程不适用。 E1=E2 第3页/共17页 5 经历了一系列热力学过程后又回到初始状态的过程。经历了一系列热力学过程后又回到初始状态的过程。 如果循环过程中各个分过程都是准静态过程，这个循环可用如果循环过程中各个分过程都是准静态过程，这个循环可用P-V图上的一条闭合曲线表示，并用箭头表示

3、过程进行的方向。图上的一条闭合曲线表示，并用箭头表示过程进行的方向。 P V a b c d (3)循环曲线所包围的面积为系统做的净功。循环曲线所包围的面积为系统做的净功。 (2)循环曲线为闭合曲线。循环曲线为闭合曲线。 准静循环过程的特点：准静循环过程的特点： (1)经过一个循环，内能不变经过一个循环，内能不变; 1.循环过程循环过程 第4页/共17页 6 2.正循环与逆循环正循环与逆循环 正循环正循环热机热机 在一般情况下，系统要从某些高温热源处吸收热量，部分用来对外作功，部分在某些低温热源处放出，而系统回到原来的状态。在一般情况下，系统要从某些高温热源处吸收热量，部分用来对外作功，部分在

4、某些低温热源处放出，而系统回到原来的状态。 逆循环逆循环 循环曲线逆时针。循环曲线逆时针。 在一般情况下，对于逆循环过程，通过外界对系统作功，系统要从某些低温热源处吸收热量，并向高温热源处放出热量，而系统回到原来的状态。在一般情况下，对于逆循环过程，通过外界对系统作功，系统要从某些低温热源处吸收热量，并向高温热源处放出热量，而系统回到原来的状态。 制冷机制冷机 o P V 2 1 2 V 1 V 正循环正循环 吸 Q 放 Q A o P V 2 1 2 V 1 V 吸 Q 放 Q A 第5页/共17页 7 1. .热机热机 把热能转换成机械能的装置，如蒸汽机、汽车发动机等。把热能转换成机械能的

5、装置，如蒸汽机、汽车发动机等。 2. .热机工作特点热机工作特点 需要一定工作物质。需要一定工作物质。 需要两个热源。需要两个热源。 热机是正循环工作的。热机是正循环工作的。 o P V 正循环正循环 吸 Q 放 Q A 可逆循环的条件可逆循环的条件: : 准静态循环过程准静态循环过程 无摩擦和热损耗无摩擦和热损耗 2.2.热机效率热机效率 3. .工作示意图工作示意图 热机从高温热源吸取热量，一部分转变成功，另一部分放到低温热源。热机从高温热源吸取热量，一部分转变成功，另一部分放到低温热源。 高温热源高温热源T1 低温热源低温热源T2 热机 A 放 Q 吸 Q 第6页/共17页 8 吸 Q

6、A 4.热机效率热机效率 , | 放吸 QQA 由能量守恒：由能量守恒： Q吸吸一定，如果从高温源吸取的热量转变成功越多，则热机效率就越大。一定，如果从高温源吸取的热量转变成功越多，则热机效率就越大。 热机效率：热机效率： 吸 放吸 Q QQ| 吸 放 Q Q| 1 1 热机效率通常用百分数来表示。热机效率通常用百分数来表示。 例如：例如：汽车发动机气缸活塞，从喷油嘴中喷出油雾，火花塞点火汽油燃烧，体积迅速膨胀，从燃烧的汽油中吸取热量，一部分对外作功，带动发动机转动，另一部分热量排放到大气（低温源）中。汽车发动机气缸活塞，从喷油嘴中喷出油雾，火花塞点火汽油燃烧，体积迅速膨胀，从燃烧的汽油中吸取

7、热量，一部分对外作功，带动发动机转动，另一部分热量排放到大气（低温源）中。 第7页/共17页 9 o P V 逆循环逆循环 吸 Q 放 Q A 3.3.致冷机致冷机 致冷机是逆循环工作的，是通过外界作功将低温源的热量传递到高温源中的装置。它使低温源温度降低。致冷机是逆循环工作的，是通过外界作功将低温源的热量传递到高温源中的装置。它使低温源温度降低。 例如：例如：电冰箱、空调都属于致冷机。电冰箱、空调都属于致冷机。 1. .工作示意图工作示意图 致冷机是通过外界作功将低温源的热量传递到高温源中，从而使低温源温度降低。致冷机是通过外界作功将低温源的热量传递到高温源中，从而使低温源温度降低。 2.

8、.致冷系数致冷系数 A Q 吸 致冷系数：致冷系数： 高温热源高温热源T1 低温热源低温热源T2 致冷机 A 放 Q 吸 Q 室外室外 室内室内 第8页/共17页 10 A Q 吸 致冷系数：致冷系数： 如果外界做一定的功，从低温源吸取的热量越多，致冷效率越大。如果外界做一定的功，从低温源吸取的热量越多，致冷效率越大。 由能量守恒：由能量守恒： 吸放 QQA| A Q吸 吸放 吸 QQ Q | 吸 放吸 Q QQ| 吸 放 Q Q| 1 吸 Q A 第9页/共17页 11 奥托循环：奥托循环：由两条绝热线和两条等容线构成。由两条绝热线和两条等容线构成。 1 2 1 1 V V 证明：热机效率为

9、证明：热机效率为 绝热线绝热线 解：解： 2-3为等容吸热过程为等容吸热过程 )( 23 TTCQ V 吸 4-1为等容放热过程为等容放热过程 )( 41 TTCQ V 放 效率效率 吸 放 Q Q| 1 )( )( 1 23 41 TTC TTC V V 23 14 1 TT TT 第10页/共17页 12 a 1 V 4 3 2 1 2 V 吸气 排气 绝热线 V P o )( )( 1 23 41 TTC TTC V V 23 14 1 TT TT 12为绝热压缩过程为绝热压缩过程 2 1 11 1 2 TVTV CTV 1 2 1 1 2 1 T T V V 34为绝热膨胀过程为绝热膨

10、胀过程 4 1 23 1 1 TVTV 3 4 1 2 1 T T V V 3 4 1 2 1 T T V V 23 14 TT TT 2 1 T T 23 14 1 TT TT 1 2 1 1 V V 一般为一般为8，如采用双原，如采用双原 子分子气体为工作物质子分子气体为工作物质 ，在理想情况下，其热，在理想情况下，其热 机效率为：机效率为： 14 .1 8 1 1 %56 称为压缩比称为压缩比 1 2 V V 第11页/共17页 13 1、卡诺循环是由两条等温线和两条绝热线组成的循环。、卡诺循环是由两条等温线和两条绝热线组成的循环。 2、需要两个热源，高温源、需要两个热源，高温源T1和低

11、温源和低温源T2。 3、不计摩擦、热损失及漏气，视为理想热机。、不计摩擦、热损失及漏气，视为理想热机。o P V 2 T 等温线 绝热线 3 1 4 2 1 T 卡诺循环的特点卡诺循环的特点 3 - 4 等温收缩等温收缩 3 4 234 ln V V RTQ 34 VV 0 34 Q 放热放热 2 - 3、4-1为绝热过程过程为绝热过程过程 0 4123 QQ 1 - 2 等温膨胀等温膨胀 1 2 112 ln V V RTQ 12 VV0 12 Q 吸热吸热 第12页/共17页 14 )/ln( )/ln( 1 121 432 VVT VVT 1 2 1 T T 1 2 1 T T 上两式相

12、比上两式相比 1 4 3 1 1 2 V V V V 4 3 1 2 V V V V 2 - 3 绝热膨胀过程绝热膨胀过程 2 1 31 1 2 TVTV 4 - 1 绝热收缩过程绝热收缩过程 2 1 41 1 1 TVTV o P V 等温线 4 3 2 1 2 T 绝热线 1 T 吸 放 Q Q| 1 )ln( )ln( 1 1 2 1 4 3 2 V V T V V T 12 34 | 1 Q Q 第13页/共17页 15 3、提高热机效率的方法。、提高热机效率的方法。 使使T2/T1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。越小越好，但低温热源的温

13、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。 4 、同理，可以得到卡诺循环的逆循环的致冷系数为：、同理，可以得到卡诺循环的逆循环的致冷系数为： 21 2 TT T 如果大于如果大于 1，W Q吸吸 则违反了能量守恒定律。则违反了能量守恒定律。 2、热机效率不能大于、热机效率不能大于 1 或等于或等于 1，只能小于，只能小于 1。 吸 Q A 1 2 1 T T 1、卡诺机必须有两个热源。热机效率与工作物质无关，只与两热源温度有关。、卡诺机必须有两个热源。热机效率与工作物质无关，只与两热源温度有关。 例如：例如：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。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。 2.讨论讨论 第14页/共17页 16 0dV 0dP 0dT 0Qd C T P C T V CPV 1 CPV 2 1 CTV 3 1 CTP EQ V VP EQ P AQT EAa 过程特点 过程方程热一律过程 等容 等压 等温 绝热 内能增量 TCE V TCE V TCE V 0 第15