热力学第三次课(2008上课).ppt

1、一定量氮气，其初始温度为 300 K，压强为1atm。将其绝热 压缩，使其体积变为初始体积的1/5。,解,例,求,压缩后的压强和温度,根据绝热过程方程的pV 关系，有,根据绝热过程方程的TV 关系，有,氮气是双原子分子,一定量的单原子分子理想气体，从A态出发经等压过程膨胀到B态，又经绝热过程膨胀到C态，如图。,解,例,求,这全过程中气体所作的功，内能的增量以及吸收的热量。,A,B,C,等压过程,理想气体的状态方程,绝热过程,热量,内能,温度为25，压强为1atm 的1mol 刚性双原子分子理想气 体经等温过程体积膨胀至原来的3倍。,(1) 该过程中气体对外所作的功； (2) 若气体经绝热过程体

2、积膨胀至原来的3 倍，气体对外所 作的功。,解,例,求,(1) 由等温过程可得,(2) 根据绝热过程方程，有,将热力学第一定律应用于绝热过程方程中，有,二. 多方过程,满足这一关系的, 且指数为常数的过程称为多方过程 .,(n 多方指数 ),可见: n 越大， 曲线越陡,根据多方过程 方程，有,多方过程方程,多方过程曲线,怎样由多方过程方程 导出前面我们学过的四个特殊过程?,等温过程,绝热过程,等压过程,等体过程,不同指数的多方过程, 在P-V 图上的曲线形状和位置也不同.,例如:,知道多方过程的初态( )和末态( )的状态参数, 就可以计算出多方指数.,知道了多方指数的具体数值就可以在P-V

3、 图上画出曲线的位置.,功,内能增量,热量,摩尔热容,多方过程中的功内能热量摩尔热容的计算,多方过程曲线与四种常见基本过程曲线,当n=0时,当n=1时,当n= 时,当n= 时,尽管n可以在 范围内取值,但实际情况大多在 范围内. 此时, 热容量C0,如图， 一容器被一可移动、无摩擦且绝热的活塞分割成, 两部分。容器左端封闭且导热，其他部分绝热。开始时在, 中各有温度为0，压强1.013105 Pa 的刚性双原子分子的理想气体。两部分的容积均为36升。现从容器左端缓慢地对中气体加热，使活塞缓慢地向右移动，直到中气体的体积变为18升为止。,(1) 中气体末态的压强和温度。,解,例,求,(1) 中气

4、体经历的是绝热过程，则,(2) 外界传给中气体的热量。,刚性双原子分子,又,由理想状态方程得,(2)中气体内能的增量为,中气体对外作的功为,根据热力学第一定律， 中气体吸收的热量为,11.8 循环过程,一. 循环过程,如果循环是准静态过程，在PV 图上就构成一闭合曲线,如果物质系统的状态经历一系列的变化后，又回到了原状态，就称系统经历了一个循环过程。,系统(工质)对外所作的净功,1. 循环,2. 正循环、逆循环,正循环(循环沿顺时针方向进行),逆循环(循环沿逆时针方向进行),（系统对外作功）,Q1,Q2,a,b,根据热力学第一定律，有,（系统对外作负功）,正循环也称为热机循环,逆循环也称为致冷

5、循环,Q1,Q2,a,b,二. 循环效率,在热机循环中，工质对外所作的功A 与它吸收的热量Q1的比值，称为热机效率或循环效率,一个循环中工质从冷库中吸取的热量Q2与外界对工质作所的功A 的比值，称为循环的致冷系数,1 mol 单原子分子理想气 体的循环过程如图所示。,(1) 作出 pV 图 (2) 此循环效率,解,例,求,a,c,b,(2) ab是等温过程，有,bc是等压过程，有,(1) pV 图,ca是等体过程,循环过程中系统吸热,循环过程中系统放热,此循环效率,逆向斯特林致冷循环的热力学循环原理如图所示，该循环由四个过程组成，先把工质由初态A(V1， T1)等温压缩到B(V2 ， T1)

6、状态，再等体降温到C (V2， T2)状态，然后经等温膨胀达到D (V1， T2) 状态，最后经等体升温回到初状态A，完成一个循环。,该致冷循环的致冷系数,解,例,求,在过程CD中，工质从冷库吸取 的热量为,在过程中AB中，向外界放出的 热量为,A,B,C,D,整个循环中外界对工质所作的功为,循环的致冷系数为,例,求,一定量的理想气体经历如图所示的循环过程，AB和CD是等压过程， BC 和DA是绝热过程。,已知：,此循环的效率。,A,B,C,D,分析,BC绝热过程,AD绝热过程,解,BC绝热过程,AD绝热过程,v 摩尔的单原子分子理想气体，经历如图的热力学过程,例,V0,2V0,p0,2p0,在该过程中，放热和吸热的区域