大學物理學第二版下冊熱力學3

1理想氣體的各等值過程、絕熱過程和多方過程公式對照表過程特征過程方程吸收熱量對外做功內(nèi)能增量等體V=常量等壓p=常量等溫T=常量絕熱dQ=0多方000

A+

2氣體向真空自由膨脹過程中不受外界阻力，所以外界不對氣體作功五、絕熱自由膨脹非準靜態(tài)過程對理想氣體3注意：對實際氣體,T變化.實際氣體分子之間存在相互作用力，而內(nèi)能中還包含分子間相互作用的勢能！平均距離

勢能

E=0

分子動能

T

焦耳-湯姆遜實驗節(jié)流過程T1T2p1p2多孔塞通過節(jié)流過程，實際氣體溫度改變的現(xiàn)象叫焦耳-湯姆遜效應(yīng)。4§13.3循環(huán)與效率

氣體的四種狀態(tài)變化過程。

除等體過程外，其余三種過程都有膨脹對外作功的本領(lǐng)。等壓過程：吸收熱量的一部分用來對外作功。等溫過程：吸收熱量全部用來對外作功。絕熱過程：靠消耗氣體本身的內(nèi)能對外作功。能否應(yīng)用到實踐中去，變?yōu)閷ν庾鞴Φ膭恿δ兀?？但是，單一過程不能用來連續(xù)對外作功??！為了持續(xù)不斷地作功，必須利用循環(huán)過程。5為了持續(xù)不斷地把熱變?yōu)楣?，必須利用循環(huán)過程。循環(huán)過程─系統(tǒng)從某一狀態(tài)出發(fā)，經(jīng)歷一系列過程后又回到初態(tài)的全過程。

循環(huán)過程圖線─過程所經(jīng)歷的每一個中間態(tài)都無限接近平衡態(tài)，該過程在P-V

圖上為一個閉合曲線。工質(zhì)：循環(huán)過程中的系統(tǒng)物質(zhì)。箭頭表示過程進行方向,過程曲線包圍的面積表示循環(huán)過程中系統(tǒng)對外所做的凈功。正循環(huán)、逆循環(huán)6正循環(huán)（熱機循環(huán)）蒸汽動力循環(huán)示意圖550C0過熱器鍋爐給水泵冷凝器冷卻水氣缸QQ12A20C0高溫高壓蒸汽7經(jīng)歷循環(huán)回到初始狀態(tài)系統(tǒng)內(nèi)能不變。OpV低溫熱源高溫熱源高溫熱源Q2Q1Q1AQ2熱機效率:系統(tǒng)對外作功重要特征：循環(huán)過程沿順時針方向進行。普遍適用的熱機效率公式！ba(投入產(chǎn)出比)8O

P

Vp1p2p3p4V1a絕熱線等溫線V2V3V4bcdQ2Q1a到b:

等溫膨脹，從高溫熱源吸熱等于ab過程的功。卡諾循環(huán)a

b

c

dac到d：等溫壓縮，向低溫熱源放熱等于cd過程的功。b到c：絕熱膨脹，沒有熱量交換，但對外界作功。d到a：絕熱壓縮，沒有熱量交換，但外界對物質(zhì)作功。一、卡諾循環(huán)

9應(yīng)用絕熱過程方程解得循環(huán)的效率:卡諾循環(huán)效率只由兩個熱源的溫度決定。（僅適用于卡諾循環(huán)）O

P

Vp1p2p3p4V1a絕熱線等溫線V2V3V4bcdQ2Q110例:一定量雙原子分子理想氣體經(jīng)歷循環(huán)過程，bc的過程方程為pV2=恒量.abcp(105Pa)V(10-3m3)0204014解:1(1)a

b:等體過程.(1)求分過程的

E,Q,A(2)氣體循環(huán)一次對外作的凈功.(3)循環(huán)效率.吸熱11(2)b

c:abcp(105Pa)V(10-3m3)0204014放熱!pV2=恒量12(3)c

a:等壓壓縮abcp(105Pa)V(10-3m3)02040142.凈功等于凈熱3.總吸熱:=13.3%放熱!1312A高溫熱源低溫熱源QQ(冷凍室)(周圍環(huán)境)冷凝器冷凍室蒸發(fā)器節(jié)流閥儲液器壓縮機100C2QQ1氟利昂二、

逆循環(huán)--致冷循環(huán)14OpVQ2Q1致冷系數(shù)卡諾致冷機:循環(huán)方向a

d

c

bOp

VV1ap1p2p3p4V2V3V4bcd卡諾致冷機致冷系數(shù)外界對系統(tǒng)作功15例：有一卡諾致冷機,從溫度-10°C的冷藏室吸取熱量,而向溫度為20°C的物體放出熱量.設(shè)該致冷機所耗功率為15kW/s,問每分鐘從冷藏室吸多少熱量?解:據(jù)題意T1=293K,T2=263K,則壓縮機每分鐘做功A=1510360=9105(J)每分鐘從冷藏室吸取熱量為

Q2=wA=9105

263/30=7.89106(J

)16解：

例:1mol

氧氣作如圖所示的循環(huán).

求：循環(huán)效率18.7%吸熱放熱放熱QcaQabQbcpVp0V0等溫abco2V02p017例:內(nèi)燃機的循環(huán)之一—奧托(N.A.Otto)循環(huán),內(nèi)燃機利用氣體或液體燃料直接在汽缸中燃燒,產(chǎn)生巨大的壓強而做功.奧托循環(huán)如圖所示(abcdeba).試分析各過程的特征,并計算其效率.解:(1)ab—等壓膨脹(吸入燃料)Op

VV0ap0VbcdeQ2

Q1(2)

bc—絕熱壓縮(升溫)(3)

cd—爆炸(等體吸熱);de—做功(絕熱膨脹)(4)

eb—汽缸開口降壓;ba—排氣其中bc、de均為絕熱過程.吸熱在cd過程,放熱在eb過程.18Op

VV0aVbcdeQ2

Q1等體過程(cd)吸熱汽缸開口放氣(eb)放熱效率:再利用兩個絕熱過程的過程方程19二式雙方相減后解出代入得內(nèi)燃機效率:討論:壓縮比越大,內(nèi)燃機效率越高,汽油內(nèi)燃機r7.取r=7,=1.4,則20進氣閥排氣閥活塞點火裝置奧托熱機

21VVVPdbe0ca奧托循環(huán)點火裝置吸氣22VVVPdbe0ca奧托循環(huán)點火裝置吸氣23VVVPdbe0ca奧托循環(huán)點火裝置吸氣24VVVPdbe0ca奧托循環(huán)點火裝置吸氣25VVVPdbe0ca奧托循環(huán)點火裝置吸氣26VVVPdbe0ca奧托循環(huán)點火裝置吸氣27VVVPdbe0ca奧托循環(huán)點火裝置吸氣28VVVPdbe0ca奧托循環(huán)點火裝置吸氣29VVVPdbe0ca奧托循環(huán)點火裝置吸氣30VVVPdbe0ca奧托循環(huán)點火裝置壓縮31VVVPdbe0ca奧托循環(huán)點火裝置壓縮32VVVPdbe0ca奧托循環(huán)點火裝置壓縮33VVVPdbe0ca奧托循環(huán)點火裝置壓縮34VVVPdbe0ca奧托循環(huán)點火裝置壓縮35VVVPdbe0ca奧托循環(huán)點火裝置壓縮36VVVPdbe0ca奧托循環(huán)點火裝置壓縮37VVVPdbe0ca奧托循環(huán)點火裝置壓縮38VVVPdbe0ca奧托循環(huán)點火裝置爆炸39VVVPdbe0ca奧托循環(huán)點火裝置作功40VVVPdbe0ca奧托循環(huán)點火裝置作功41VVVPdbe0ca奧托循環(huán)點火裝置作功42VVVPdbe0ca奧托循環(huán)點火裝置作功43VVVPdbe0ca奧托循環(huán)點火裝置作功44VVVPdbe0ca奧托循環(huán)點火裝置作功45VVVPdbe0ca奧托循環(huán)點火裝置作功46VVVPdbe0ca奧托循環(huán)點火裝置排氣47VVVPdbe0ca奧托循環(huán)點火裝置排氣48VVVPdbe0ca奧托循環(huán)點火裝置排氣49VVVPdbe0ca奧托循環(huán)點火裝置排氣50VVVPdbe0ca奧托循環(huán)點火裝置排氣51VVVPdbe0ca奧托循環(huán)點火裝置排氣5