课件考题物理下学期热学热力学

9.4绝热过程一、绝热过程特点：在状态变化过程中，系统与外界不发生热量交换。其特征为dQ=0二、绝热过程方程：——泊松公式这就是理想气体的绝热方程。其中的常数由质量和初状态确定。称为摩尔热容比。三、绝热曲线如图，绝热线和等温线由一个交点A，在这一点处两线的斜率为：这就是说绝热线斜率的绝对值较大，压强变化较快。ABC常量V↑,n↓,P↓。a等温过程：V↑,n↓,P↓,T↓,P↓。b绝热过程:问题：如何从物理上解释上述现象？P－V图上绝热线比等温线陡???ΔVΔp1Δp2VoP五、绝热过程中功的计算四、绝热过程内能的增量另：在准静态绝热过程中，系统所做的功为：作业：填写下表绝热等温等压等容备注QA

E过程例.有一理想气体,在P-V图上其等温线与绝热线在交点处的斜率之比为n=0.714,开始时该气体处于温度

170C,

P=1atm,现将气体绝热压缩至原体积的一半.求:该气体最后的压强和温度.2.如图，器壁与活塞均绝热的容器中间被一隔板等分为两部分，其中左边贮有1摩尔处于标准状态的氦气(可视为理想气体)，另一边为真空．现先把隔板拉开，待气体平衡后，问：压强为多少？再缓慢向左推动活塞，把气体压缩到原来的体积．求：氦气的温度改变多少？解：设He开始时状态为p0、V0、T01、真空绝热膨胀：W=0，Q=0，所以ΔE=0，即2、再作绝热压缩有：解：设He开始时状态为p0、V0、T01、真空绝热膨胀：2、再作绝热压缩有：9.5循环过程卡诺循环一、循环过程1.热机的工作原理工作物质：热机中被用来吸收热量并对外做功的物质叫做工作物质。特点：都有工作物质；都吸收热量增加内能，其中一部分对外作功，另一部分以热量的形式散发到温度较低的冷凝器中。都重复上述动作循环。热机：利用热能做功的机器。冷凝器锅炉泵汽缸吸热Q1高温热库T1低温热库T2活塞水箱泵1769年法国Ｎ．Ｊ．居诺制造的蒸汽汽车蒸汽机工作原理示意图摘自《中国大百科全书》梁守志绘

2、循环过程：一个系统，从某一状态出发，经过任意的一系列过程，最后回到初始状态，这样的过程称为循环过程。简称循环。 如图，整个循环过程中系统对外作正功（其大小为闭合曲线面积）称为正（热）循环。循环方向相反，称为逆（冷）循环。oPV

热机发展简介

1698年萨维利和1705年纽可门先后发明了蒸汽机，当时蒸汽机的效率极低.1765年瓦特进行了重大改进，大大提高了效率.人们一直在为提高热机的效率而努力，从理论上研究热机效率问题，一方面指明了提高效率的方向，另一方面也推动了热学理论的发展.各种热机的效率液体燃料火箭柴油机汽油机蒸汽机热机：持续地将热量转变为功的机器.工作物质（工质）：热机中被利用来吸收热量并对外做功的物质.冰箱循环示意图3、循环效率：对正循环，工作物质从高温热源吸热，又向低温热源放出热量。整个过程内能不变。对外做的净功为：。在一次循环过程中工作物质对外做的净功占它从高温热源吸收的热量的比率称为该循环的效率。有：热机高温热源低温热源AB对逆循环，工作物质从低温热源吸热，又向高温热源放出热量。外界必须对工作物质做净功，即：。致冷机高温热源低温热源AB逆循环的效率称为制冷系数，即：卡诺循环是由两个准静态等温过程和两个准静态绝热过程组成.卡诺循环

1824年法国的年青工程师卡诺提出一个工作在两热源之间的理想循环—卡诺循环.给出了热机效率的理论极限值;他还提出了著名的卡诺定理.低温热源高温热源卡诺热机AABCD理想气体卡诺循环热机效率的计算

A—B

等温膨胀B—C

绝热膨胀

C—D

等温压缩D—A

绝热压缩卡诺循环AABCDA—B等温膨胀吸热C—D

等温压缩放热B—C

绝热过程

D—A

绝热过程AABCD卡诺热机效率卡诺热机效率与工作物质无关，只与两个热源的温度有关，两热源的温差越大，则卡诺循环的效率越高.

AABCD高温热源低温热源卡诺致冷机卡诺致冷机（卡诺逆循环）卡诺致冷机致冷系数图中两卡诺循环吗？讨论1、如图所示，绝热过程AB、CD，等温过程DEA，和任意过程BEC，组成一循环过程．若图中ECD所包围的面积为70J，EAB所包围的面积为30J，DEA过程中系统放热100J，则整个循环过程(ABCDEA)系统对外作功为____．

(2)BEC过程中系统从外界吸热为___________．40J140JPVT1T21’’1’12练习题2、理想气体的热力学过程如图，则其热量的正负如何？解（1）1－21423

例11mol

氦气经过如图所示的循环过程，其中,求1—2、2—3、3—4、4—1各过程中气体吸收的热量和热机的效率.解由理想气体过程方程得1423例2、有2.5mol的双原子理想气体，做如图的循环（ac为等温过程）。求：各过程中的热量、内能改变和所做的功以及循环的效率。已知：解：双原子气体内燃机结构内燃机四冲程工作循环过程（four-strokeinternalcombustionengine）四冲程内燃机是在四个工作冲程内完成一个工作循环的内燃机。是热机的一种。普通内燃机大多为四冲程内燃机。它分为吸气冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程。吸气冲程进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动，汽油和空气混合物进入汽缸。压缩冲程进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，汽油与空气混合物被压缩。做功冲程压缩冲程结束时，火花塞产生电火花，使燃料猛烈燃烧，产生高温高压的气体。高温高压气体推动火花塞向下运动，带动曲轴转动，对外做功。四个冲程中只有做功冲程对外做功，其他三个冲程都是靠做功冲程的惯性完成的。排气冲程进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，把废气排出汽缸。

1862年法国一位工程师首先提出四冲程循环原理，1876年德国工程师尼古拉斯•奥托利用这个原理发明了发动机，因这种发动机具有转动平稳、噪声小等优良性能，对工业影响很大，故把这种循环命名为奥托循环。奥托循环的一个周期是由吸气过程、压缩过程、膨胀做功过程和排气过程这四个冲程构成，首先活塞向下运动使燃料与空气的混合体通过一个或者多个气门进入气缸，关闭进气门，活塞向上运动压缩混合气体，然后在接近压缩冲程顶点时由火花塞点燃混合气体，燃烧空气爆炸所产生的推力迫使活塞向下运动，完成做功冲程，最后将燃烧过的气体通过排气门排出气缸。奥托循环是理想化的循环，因为在理论分析和计算时，认为循环由绝热、等容、等压等过程组成，并且系统的组成、性质和质量都保持不变，而实际上因为发生了燃烧和爆炸，系统的组成和性质必然发生变化，因此实际汽油发动机的效率要比奥托理想循环的效率低很多，只有一半或更小约25%左右。现代的汽车、卡车等使用的内燃机中大多都是采用奥托循环的。四冲程汽油内燃机（奥托循环）奥托热机装置简介工质进气阀活塞排气阀点火装置V1VPV2ae奥托循环过程吸气V1VPbaV2e绝热压缩奥托循环过程压缩VPabec绝热压缩吸热Q1爆炸V1V2奥托循环过程VPcabe绝热压缩d绝热膨胀吸热Q1作功V1V2奥托循环过程VPcadbe绝热压缩绝热膨胀吸热Q1放热Q2放热V1V2奥托循环过程VPcaeb绝热压缩d绝热膨胀吸热Q1放热Q2V1V2奥托循环过程排气V1V2Vcadb绝热压缩绝热膨胀吸热Q1放热Q2Pb→c等体吸热:d→a等体放热:热机循环效率：V1V2Vcadb绝热压缩绝热膨胀吸热Q1放热Q2Pa→b绝热压缩过程：c→d绝热膨胀过程：oVP等温膨胀等温压缩T1=300KV2V1abcT2=200Kd例3.一摩尔氧气作如图所示循环,此循环由两个等体过程和两个等温过程组成,已知V2=2V1,求循环效率。oVP等温膨胀等温压缩T1=300KV2V1abcT2=200Kdd→a等体过程,工质吸热a→b等温过程,工质吸热（做功）c→d等温过程,工质做功讨论：直线过程中温度转换点与吸放热转换点（1）、无温度转换点与吸

转换点的直线过程PV•甲PV•乙（2）、无温度转换点而有吸放热转换点的过程（3）、有温度转换点N与吸放热转换点M直线过程<<温度转换点TN>>如图所示直线过程AB，已知：TA=TB对于准静态直线过程AB，每一状态满足：直线过程的过程方程：消去P得：由dT/dV=0得：PV•V12V12P1P1•NM<<吸放热转换点M>>设：该理想气体的分子是多原子分子，即CV