熱力學基礎ppt課件(編輯修改稿)
2025-02-13 07:54 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 為一內(nèi)燃機結構示意圖和它作四沖程循環(huán)的 pV圖．其中(1)ab為絕熱壓縮過程； (2)bc為電火花引起燃料爆炸瞬間的等容過程； (3)cd為絕熱膨脹對外做功過程； (4)da為打開排氣閥瞬間的等容過程．在 bc過程中工質吸取燃料的燃燒熱 Q1， da過程排出廢氣帶走了熱量 Q2，奧托循環(huán)的效率決定于汽缸活塞的壓縮比 V2/V1，試計算其熱機效率． 解 氣體在等容升壓過程 bc中吸熱 Q1，在等容降壓過程 da中放熱Q2， Q1和 Q2大小分別為 熱機效率為 1 = ( )V m c bm o lMQ C T TM ?， 2 = ( )V m d am o lMQ C T TM ?，2111 dacbTT T T??? ? ? ??因為 cd和 ab均為絕熱過程 1112cdT V T V??－ －＝ 1112baT V T V??－ －＝兩式相減，得 1112( ) ( )c b d aT T V T T V??－ －－ ＝ －121cbdaTT VT T V? ????? ?????得 于是得 12111VV?? ?????????111?? ? ???令 稱為壓縮比，則有 21VV? ? 冰箱循環(huán)示意圖 三 .卡諾循環(huán) 工質在兩個恒定的熱源 (T1＞ T2)之間工作的準靜態(tài)循環(huán)過程。由 等溫膨脹，絕熱膨脹，等溫壓縮，絕熱壓縮 四個過程組成。 p d a b c Q2 Q1 0 V1 V4 V2 V3 v T1 T2 等溫線上吸熱和放熱 1211 ln VVRTMMQm o l?4322 ln VVRTMMQm o l?兩條絕熱線 132121 ?? ?? ?? VTVTcb111142 ?? ?? ?? VTVTad 4312VVVV ?? 121Q ???121432121VVlnRTMMVVlnRTMMVVlnRTMMm o lm o lm o l??12121 1TTTTT ?????(1)要完成一次卡諾循環(huán)必須有溫度一定的高溫和低溫兩個熱源； (2)卡諾循環(huán)的效率只與兩個熱源溫度有關； T1?， T2? ? ?? ， 實際上是 ? T1 (3) T1≠∞,T2 ≠0，故 ?不可能等于 1或大于 1 (4)可以證明：在相同高溫熱源和低溫熱源之間工作的一切熱機中，卡諾熱機的效率最高． p d a b c Q2 Q1 0 V1 V4 V2 V3 v T1 T2 致冷系數(shù) 212212TTTQe????若 T1 = 293 K(室溫 ) T2 273 223 100 5 1 e 可見 ,低溫熱源的溫度 T2 越低 ,則致冷系數(shù) e越小 , 致冷越困難。 一般致冷機的致冷系數(shù)約 : 2?7. 例 64 一卡諾制冷機從溫度為－ 10 ℃ 的冷庫中吸取熱量，釋放到溫度為 26 ℃ 的室外空氣中，若制冷機耗費的功率是 kW，求 (1)每分鐘從冷庫中吸取的熱量； (2)每分鐘向室外空氣中釋放的熱量． 解 (1)根據(jù)卡諾制冷系數(shù)有 所以，從冷庫中吸取的熱量為 352 | | 7 . 1 1 . 5 1 0 6 0 J 6 . 3 9 1 0 JQ e W ? ? ? ?卡＝ ＝ ＝凈212263 =300 263TeTT????(2)釋放到室外的熱量為 3 5 512| | 1 . 5 1 0 6 0 6 . 3 9 1 0 J 7 . 2 9 1 0 JQ W Q ? ? ? ?＝ ＋ ＝ ＋ ＝凈 例 : 1mol氧氣作如圖所示的循環(huán) .求循環(huán)效率 . a b c Qab Qbc Qca 等溫線 0 V0 2V0 V p0 p 解 : )( abpab TTCMmQ ??)( bcVbc TTCMmQ ??002ln VVRTMmQcca ?)(ln)(abpccbVTTCMmRTMmTTCMm???????21112?%.ln)( ln)( 7182 2222 221 ????????? iTTC RTTTCccpcccV 167。 熱力學第二定律 問題 : 熱力學第一定律 : 一切熱力學過程都應滿足能量守恒。 但滿足能量守恒的過程是否一定都能進行 ? 熱力學第二定律 : 滿足能量守恒的過程不一定都能進行 ! 過程的進行還有個方向性的問題。 一 . 熱力學第二定律的兩種表述 不可能制作一種 循環(huán)動作 熱機，只從 單一熱源 吸熱量，使其完全變?yōu)橛杏霉?，?不引起其他變化 。 開爾文表述的另一說法是 : 第二類永動機 是不可能制成的。 第二類永動機又稱單熱源熱機 , 其效率 ? = 100％ , 即熱量全部轉變成功。 不可能把熱量 自動地 從低溫物體傳到高溫物體而不產(chǎn)生其他影響 。 低溫熱源 T2 Q2Q21 Q ??高溫熱源 T1 低溫熱源 T2 2 ?? 12高溫熱源 T1 高溫熱源 T1 2Q21 QWQ ??W2Q2Q低溫熱源 T2 低溫熱源 T2 高溫熱源 T1 W ?? 21 二、可逆過程和不可逆過程 對于孤立系統(tǒng)，從非平衡態(tài)向平衡態(tài)過度是自動進行的，這樣的過程叫自然過程。 ? 功熱轉換的方向性 水 葉片 重物 重物 絕熱壁 功 ? 熱 可以 自然地 進行 熱 ? 功 能否自然地進行？ ? 熱傳導的方向性 熱量 可以 從高溫 自動 傳遞到低溫區(qū)域 . 但相反的過程卻不能發(fā)生。 ? 氣體自由膨脹的方向性 氣體自由膨脹是可以 自動 進行的 ,但自動收縮的過程誰也沒有見到過。 ? 擴散的方向性 不同氣體 自發(fā)地 混合 ,不能自動分離 . 自然過程 不受外來干預 (孤立系統(tǒng) ),因此 一切與熱現(xiàn)象有關的自然過程都 都是
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