热力学PPT学习教案

1、会计学1热力学热力学热机热机 ：持续地将热量转变为功的机器：持续地将热量转变为功的机器 . 工作物质工作物质（工质）：热机中被利用来吸收热量（工质）：热机中被利用来吸收热量并对外做功的物质并对外做功的物质 .第1页/共21页一一 循环过程循环过程 系统由某一状态出发，经过一系列变化过程后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：又回到原来的状态，这样的过程称为循环过程： 111222111121TVpTVpTVp p O V 12V1V2Vp 曲线为闭合曲线曲线为闭合曲线第2页/共21页pVoabAVBVcd 系统对外界作功系统对外界作功 W W1 10

2、0外界对系统作功外界对系统作功 W W2 200，正循环，热机，正循环，热机第3页/共21页2 2、正循环和逆循环、正循环和逆循环 为为制冷机制冷机的循环过程的循环过程逆循环逆循环逆时针逆时针为为热机热机的循环过程的循环过程正循环正循环顺时针顺时针, p O V 12正循环正循环 p O V 逆循环逆循环第4页/共21页热机热机3、热机效率、热机效率热机效率热机效率1QQQWQQQh-= -122111高温热源高温热源低温热源低温热源QQ=吸1QQ=2放WWpVoabAVBVcd第5页/共21页4 制冷机和制冷系数制冷机和制冷系数工作物质工作物质高温热源高温热源低温热源低温热源QQ=吸2W制冷

3、系数制冷系数=W-QQeQ Q=2212QQ=1放注意：所有的注意：所有的Q1 Q2 均取绝对值。均取绝对值。第6页/共21页答案答案B1. 所列四图分别表示理所列四图分别表示理想气体的四个设想的循想气体的四个设想的循环过程请选出其中一环过程请选出其中一个在物理上可能实现的个在物理上可能实现的循环过程的图的标号循环过程的图的标号绝热等温等体绝热等温等体绝热绝热等压绝热等温绝热 pVO (A) pVO (B) pVO (C) pVO (D)第7页/共21页2.已知一定量的理想气体经历已知一定量的理想气体经历pT图上所示的循环图上所示的循环过程，过程，图中各过程的吸热、放热情况为：图中各过程的吸热

4、、放热情况为： (1) 过程过程12中，气体中，气体_ (2) 过程过程23中，气体中，气体_ (3) 过程过程31中，气体中，气体_ p T O 1 2 3 吸热吸热 放热放热 放热放热 第8页/共21页141V4V231p2pPVo12Q34Q41Q23Q 例例 1 1 mol 氦气经过如图所示的循环过程，其氦气经过如图所示的循环过程，其中中 , 求求12、23、34、41各过程中气体吸收的热量和热机的效率各过程中气体吸收的热量和热机的效率 .122 pp 142VV解解 由理想气体物态方程得由理想气体物态方程得122TT 134TT 142TT1m,12m,12)(TCTTCQVV1m,

5、23m,232)(TCTTCQpp1m,34m,342)(TCTTCQVV第9页/共21页RCCVpm,m,QQQ23121 总吸收热总吸收热1m,41m,41)(TCTTCQpp1m,1m,2TCTCpV 141V4V231p2pPVo12Q34Q41Q23Q1m,12TCQV1m,232TCQp1m,342TCQV11m,23RTTCV 第10页/共21页)23(m,11RCTRTVQWQQQ1121 %3 .15)(1412VVppW 111RTVp141V4V231p2pPVo12Q34Q41Q23Q净净功功长长方方形形SW 热机效热机效率率吸吸放放吸吸吸吸QQQQW 1m,41TCQ

6、p 1m,342TCQV总吸收热总吸收热11m,123RTTCQV 第11页/共21页萨迪萨迪卡诺卡诺(Sadi Carnot) （ 17961832 ）法国青）法国青年工程师、热力学的创始年工程师、热力学的创始人之一。第一个把热和动人之一。第一个把热和动力联系起来的人，是热力力联系起来的人，是热力学的真正的理论基础建立学的真正的理论基础建立者。者。 他出色地、创造性地他出色地、创造性地用用“理想实验理想实验”的思维方的思维方法，提出了最简单，但有法，提出了最简单，但有重要理论意义的热机循环重要理论意义的热机循环卡诺循环卡诺循环三三 卡诺循环卡诺循环 第12页/共21页 卡诺卡诺循环是由两个准

7、静态循环是由两个准静态等温等温过程和两个过程和两个准静态准静态绝热绝热过程组成过程组成 .1. 卡诺循环卡诺循环 低温热源低温热源2T高温热源高温热源1T卡诺热机卡诺热机1Q2QWVop2TW1Tabcd1p2p4p3p1V4V2V3V21TT 第13页/共21页Vop2TW1Tabcd1p2p4p3p1V4V2V3V 理想气体卡诺循环热机效率的计算理想气体卡诺循环热机效率的计算 a b 等温膨胀等温膨胀 b c 绝热膨胀绝热膨胀 c d 等温压缩等温压缩 d a 绝热压缩绝热压缩卡诺循环卡诺循环21TT abQcdQ1211lnVVRTMmQQaba b 等温膨胀等温膨胀吸吸热热第14页/共

8、21页4322lnVVRTMmQQcdc d 等温压缩放热等温压缩放热1211lnVVRTMmQ Vop2TW1Tabcd1p2p4p3p1V4V2V3V21TT abQcdQ12431212lnln11VVVVTTQQ d a 绝热过程绝热过程214111TVTVb c 绝热过程绝热过程 2-131-12TVTV 第15页/共21页4312VVVV121TT 卡诺热机效率卡诺热机效率Vop2TW1Tabcd1p2p4p3p1V4V2V3V21TT abQcdQ12431212lnln11VVVVTTQQ 卡诺热机效率与工作卡诺热机效率与工作物质无关，只与两个热源物质无关，只与两个热源的温度有

9、关，两热源的温的温度有关，两热源的温差越大，则卡诺循环的效差越大，则卡诺循环的效率越高率越高 . 第16页/共21页 1. 有人设计一台卡诺热机有人设计一台卡诺热机(可逆的可逆的)每循环一次可每循环一次可从从 400 K的高温热源吸热的高温热源吸热1800 J，向，向 300 K的低温热的低温热源放热源放热 800 J同时对外作功同时对外作功1000 J，这样的设计是，这样的设计是 (A) 可以的，符合热力学第一定律可以的，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不行的，卡诺循环所作的功不能大于向低温热源

10、放出的热量源放出的热量 (D) 不行的，这个热机的效率超过理论值不行的，这个热机的效率超过理论值答案答案D121TT 理理论论值值吸吸放放吸吸吸吸QQQQW 第17页/共21页答案答案D 2. 如图表示的两个卡诺循环，第一个沿如图表示的两个卡诺循环，第一个沿ABCDA进行进行,第二个第二个 沿进行，这两个循环的效沿进行，这两个循环的效率的关系及这两个循环所作的净功率的关系及这两个循环所作的净功W1和和W2的的关系是关系是 (A) ,W1 = W2(B) ,W1 = W2 (C) ,W1 W2(D) ,W1 W2ADCAB 21 21 21 21 BACDCDVp第18页/共21页例例1. 1

11、mol理想气体在理想气体在T1 = 400 K的高温热源与的高温热源与T2 = 300 K的低温热源间作卡诺循环（可逆的）的低温热源间作卡诺循环（可逆的）,在在400 K的等温线上起始体积为的等温线上起始体积为V1 = 0.001 m3，终止体积为，终止体积为V2 = 0.005 m3，试求此气体在每一循环中，试求此气体在每一循环中(1) 从高温热源吸收的热量从高温热源吸收的热量Q1(2) 气体所作的净功气体所作的净功W； (3) 气体传给低温热源的热量气体传给低温热源的热量Q2J105.35)/ln(31211 VVRTQ解解(1)Vop2TW1Tabcd1p2p4p3p1V4V2V3VJ101.343 1QWJ104.013 WQQ12(2)(3)0.2512 TT1第19页/共21页 例例2. 一卡诺循环的热机，高温热源温度是一卡诺循环的热机，高温热源温度是 400K每一循环从此热源吸进每一循环从此热源吸进 100 J热量并向一低温热源放热量并向一低