第九章热力学2

1、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 .锅炉冷却器水泵气缸AQ1Q2 蒸汽机工作简图蒸汽机工作简图 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 12V1V2特点：特点：Vp 曲线为闭合曲线曲线为闭合曲线 为致冷机的循环过程为致冷机的循环过程负循环负循

2、环逆时针逆时针为热机的循环过程为热机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 负循环负循环根据热力学第一定律根据热力学第一定律 11ab-EEWQ 吸吸ab系统系统吸吸收收热量，系统对外作功热量，系统对外作功ba系统系统放出热量，外界对系放出热量，外界对系统外作功统外作功 22ba-EEWQ 放放pVoabAVBVcd 系统对外界作功系统对外界作功 W W1 100外界对系统作功外界对系统作功 W W2 200（1）+（2）1. 正循环正循环pVoW QQQW 放放吸吸abAVBVcd 闭合曲线所包围的闭合曲线所包围的面积就等于面积就等于净功净功WWWQQ

3、 21-放放吸吸净功净功0 W所以称为所以称为正循环正循环Q：系统系统循环一周循环一周净吸收热量净吸收热量热机热机 热机效率热机效率热机效率热机效率吸吸放放吸吸放放吸吸吸吸QQQQQQW 1 高温热源高温热源低温热源低温热源吸吸Q放放QW W pVoabAVBVcd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)2.已知一定量的理

4、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、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 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 pp142VV解解 由理想气体物

5、态方程得由理想气体物态方程得122TT 134TT 142TT1m,12m,12)(TCTTCQVV1m,23m,232)(TCTTCQpp1m,34m,342)(TCTTCQVVRCCVpm,m,QQQ23121 总吸收热总吸收热1m,41m,41)(TCTTCQpp1m,1m,2TCTCpV 141V4V231p2pPVo12Q34Q41Q23Q1m,12TCQV1m,232TCQp1m,342TCQV11m,23RTTCV )23(m,11RCTRTVQWQQQ1121 %3 .15)(1412VVppW 111RTVp141V4V231p2pPVo12Q34Q41Q23Q净功净功长方形

6、长方形SW 热机效率热机效率吸吸放放吸吸吸吸QQQQW 1m,41TCQp 1m,342TCQV总吸收热总吸收热11m,123RTTCQV pVoabAVBVcd二二 致冷致冷循环循环 （不要求）（不要求） 根据热力学第一定律根据热力学第一定律 22ab-EEAQ 吸吸ba系统系统放出热量，外界对系统作功放出热量，外界对系统作功ab系统系统吸收热量，系统对外吸收热量，系统对外界作功界作功 11ba-EEAQ 放放（1）+（2） 外界对系统作功外界对系统作功A A1 10 W2(D) ,W1 W2ADCAB 21 21 21 21 BACDCDVp例例1. 1 mol理想气体在理想气体在T1 =

7、 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 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温热源放出出80 J热量求：热量求： (1) 低温热源温度；低温热源温度； (2) 这循环的热机效率这循环