热力学第一定律和循环课件

第四节循环过程卡诺循环热力学：紧密围绕热机的研究和应用——工作物质重复进行某些过程，不断吸热做功。一、循环过程1.定义：系统经历一系列变化后又回到初始状态的整个过程叫循环过程。准静态循环过程：相图中的闭合曲线顺时针：正循环逆时针：逆循环OpV正逆1第四节循环过程卡诺循环热力学：紧密围绕热机的研究和应用2.共同特征热力学第一定律：3.正循环及其效率从外界吸热—对外做功热机的循环:OpV正abcdV1V2正功负功净功AT1T2特征：22.共同特征热力学第一定律：3.正循环及其效率从外界吸热实例：蒸汽机的循环Q1Q2A1A2效率:3实例：蒸汽机的循环Q1Q2A1A2效率:3热机的能量转换:从高温热源吸热（可能不止一个）向低温热源放热（可能不止一个）对外做功效果代价热机效率:4热机的能量转换:从高温热源吸热（可能不止一个）向低温热源放热4.逆循环及致冷系数外界对系统做功——系统向外界放热致冷机的循环：OpV逆abcV1V2净功dT1T2Q1Q2A=Q1-Q2特点：54.逆循环及致冷系数外界对系统做功——系统向外界放热致冷实例：电冰箱能量转换：从低温热源吸热（效果）外界对系统做功A（代价）向高温热源放热致冷系数：注意：这里的Q2仅是循环过程中系统从冷库吸收的热量——衡量致冷的效力Q1A6实例：电冰箱能量转换：从低温热源吸热（效果）外界对系统做功介绍：空调机的循环—致冷机与热泵原理的结合季节作用低温热源高温热源效果夏天冬天冷泵（A)热泵（A)房间大气大气房间室内降温（对房间致冷）室内升温(对大气致冷)AQ2Q1夏天AQ2Q1冬天压缩机作功，吸热传向高温热源7介绍：空调机的循环—致冷机与热泵原理的结合季节作用低温热氟里昂对臭氧层的破坏引起公害循环反应,游离氧原子臭氧层：地面上空20-50km的同温层中作用：保护地球表面免受某些具有破坏性的紫外线辐射，控制地球气温（散热片）保护臭氧层介绍：8氟里昂对臭氧层的破坏引起公害循环反应,游离氧原子臭氧层：地面晒斑，雪盲，视力损害，皮肤癌，白内障……植物生长率下降，海洋生物减少气候异常，农业、畜牧业受损，国土干燥化，北极冰帽熔化，海平面上升，大陆被淹……后果紫外线辐射增强温室效应美国科学家提出：在太空安装d=2000km的巨型反射镜，面向太阳，拒阳光于数百万千米之外。英国科学家提出：用飞行器在地球大气层上部拉开一张巨型金属网，阻挡阳光直达地面设想效果：阻挡1％阳光，使地球降温。保护100km2土地。9晒斑，雪盲，视力损害，皮肤癌，白内障……植物生长率下降，海洋确立新的自然观—20世纪人类最重要的发现之一介绍：人类自然观的三个阶段原始社会：视自然为神灵，人是自然的奴隶生产力提高，科技发展农业社会工业社会认识到人对自然的能动作用人是自然的主人，改造自然，人定胜天人口激增，资源枯竭，环境恶化新自然观10确立新的自然观—20世纪人类最重要的发现之一介绍：人类自然新自然观：人归根到底是自然的一部分，人的能力是自然力的一部分，人类的未来最终要取决于自然的未来。人既不能满足于做自然的奴隶，也不能希求作为自然的主宰，而要关心、保护生态环境，与自然共生、共荣、和谐发展。以生态环境良性循环为基础的发展，不牺牲后代人发展条件的发展。可持续发展战略：基本国策之一11新自然观：人归根到底是自然的一部分，人的能力是自然力的一部分1.研究循环过程的理想模型——卡诺循环循环图形看似简单，实际上复杂，要无穷多个热源才能得以实现。二、卡诺循环卡诺：具有科学家素质的工程师。“为了最完整地研究由热得到动力的道理，必须不依赖于任何特定机构和任何特殊的工作物质，必须使所进行的讨论不仅适合于蒸汽机，而且可以应用于一切可以想象的热机，不管它们用的什么物质，也不管它们如何动作。”思考：试设想最简单的循环模型是否最简单？ppVVOO121.研究循环过程的理想模型——卡诺循环循环图形看卡诺循环：工质只与两个恒温热源交换能量的准静态循环卡诺正循环或卡诺逆循环1)与两个恒温热源交换能量（两个等温过程）2)不与其他热源交换能量（两个绝热过程）如何在p–V图中表示？特点简单：只需要两个热源重要：可以组成任何一种循环绝热绝热13卡诺循环：工质只与两个恒温热源交换能量的准静态循环卡诺正循环高温T1低温T2Q1Q2A=Q1-Q2卡诺循环过程：例如正循环绝热绝热14高温T1低温T2Q1Q2A=Q1-Q2卡诺循环过程：例思考：ＡBCpＤ15思考：ＡBCpＤ152.理想气体的卡诺循环1)正循环效率等温过程：绝热过程：p162.理想气体的卡诺循环1)正循环效率等温过程：绝热过程1717等温过程：绝热过程：2)逆循环致冷系数p高温T1低温T2Q2A

Q1=A+Q2

18等温过程：绝热过程：2)逆循环致冷系数p高温T1低温T2Q1919注意对一切循环适用只对卡诺循环适用20注意对一切循环适用只对卡诺循环适用20三、实际技术中的典型循环1.汽油机奥托循环压缩比等体升压21三、实际技术中的典型循环1.汽油机压缩比等体升压212.柴油机狄塞尔循环--船舶、拖拉机等使用的四冲程循环

两个绝热过程，一个等压过程，一个等体过程。等压膨胀教材P.218222.柴油机两个绝热过程，一个等压过程，一个等体过程。等压膨3.斯特林循环多用于致冷机两个等温过程两个等体过程233.斯特林循环两个等温过程两个等体过程23答案：（4）正确练习1一卡诺机进行如图两个循环,下列表述正确的是：（1）（2）（3）（4）c24答案：（4）正确练习1一卡诺机进行如图两个循环,下列表述正将一台家用电冰箱视为理想卡诺致冷机，放在T=300K的室内。制一盘-13º的冰需要从冻室取出2.09105J热量，设取热速率为2.09102J·s-1,求做一盘冰所需的功、时间和所要求的电功率各为多少？