【文章內(nèi)容簡介】 ? 0 等容 dV=0 P CT ? VM C dT?0 VM C dT?等壓 dP=0 VCT ? PM C dT? VM C dT?M RdT?0?Q?1CPV ??31 CTV ???dTCM V?VM C d T??準靜態(tài)絕熱過程 : dEp d V,dQ ??? 02121()VVV p d V C T T?? ? ??系統(tǒng)不與外界交換熱量的過程 。 pdVdEdQ ??? 絕熱過程 絕熱方程的推導 0?dQ0Vp d V v C d T??p V vR T?聯(lián)立消去 dT p d V V d p v R d T??V d pCpdV)RC( VV ???molMM? ?絕熱的汽缸壁和活塞 由 恒量??pVV d pCpdV)RC( VV ???0?? VdVpdp ?恒量恒量????????TpTV11pVC C R??pVCC? ?p V v R T?由 )( 111 TVp ,)( 222 TVp ,1 2 1p2p1V 2VpVoW 絕熱 膨脹 )( 111 TVp ,)( 222 TVp ,1 2 1p2p1V2VpVoW 絕熱 壓縮 1E2E1E2E W W 絕熱線和等溫線 絕熱 過程曲線的斜率 0dd1 ??? pVVpV ???AAa VpVp ???)dd(??pV 常量 絕熱線的斜率大于等溫線的斜率 . 等溫 過程曲線的斜率 0dd ?? pVVpAAT VpVp ??)dd(?pV 常量 ApBVAVA pVo?T0?QV?ap?Tp?B C 常量 物質(zhì)系統(tǒng)經(jīng)歷一系列變化后又回到初始狀態(tài)的整個過程叫 循環(huán)過程 ，簡稱 循環(huán) 。 循環(huán)工作的物質(zhì)稱為 工作物質(zhì) ，簡稱 工質(zhì) 。 循環(huán)過程的特點： ?E=0 若循環(huán)的每一階段都是準靜態(tài)過程，則此循環(huán)可用 pV 圖上的一條閉合曲線表示。 p V a b c d 正循環(huán) : 沿順時針方向進行的循環(huán)稱為 正循環(huán) 。 逆循環(huán) : 沿反時針方向進行的循環(huán)稱為 逆循環(huán) 。 （四）循環(huán)過程及卡諾循環(huán) ? 循環(huán)過程 正循環(huán) 工質(zhì)在整個循環(huán)過程中對外作 的凈功等于曲線所包圍的面積。 整個循環(huán)過程 工質(zhì)從外界吸收熱量的總和為 Q1 放給外界的熱量總和為 Q2 21 Q ??凈 0?? 凈凈 AQ正循環(huán)過程是將吸收的熱量中的一部分 A凈 轉(zhuǎn)化為有用功，另一部分 Q2 放回給外界 正循環(huán)的特征 ： 一定質(zhì)量的工質(zhì)在一次循環(huán)過程中要從高溫熱源吸熱 Q1，對外作凈功 |A|，又向低溫熱源放出熱量 Q2。而工質(zhì)回到初態(tài)，內(nèi)能不變。如熱電廠中水的循環(huán)過程（示意如圖）。 T1 Q1 T2 Q2 泵 |A| 氣缸 熱電廠內(nèi)水的循環(huán)過程示意圖 ? 熱機和制冷機 什么是熱機 把熱能轉(zhuǎn)換成機械能的裝置稱為熱機，如蒸汽機、汽車發(fā)動機等。 熱機工作特點 ?需要一定工作物質(zhì)。 ?需要兩個熱源。 ?熱機是正循環(huán)工作的。 oPV正循環(huán) 吸Q放QW熱機發(fā)展簡介 1698年薩維利和 1705年紐可門先后發(fā)明了蒸氣機 ，當時蒸氣機的效率極低 . 1765年瓦特進行了重大改進 ，大大提高了效率 . 人們一直在為提高熱機的效率而努力，從理論上研究熱機效率問題， 一方面指明了提高效率的方向， 另一方面也推動了熱學理論的發(fā)展 . 例如： 汽車發(fā)動機氣缸活塞，從噴油嘴中噴出油霧，火花塞點火汽油燃燒，體積迅速膨脹，從燃燒的汽油中吸取熱量，一部分對外作功，帶動發(fā)動機轉(zhuǎn)動，另一部分熱量排放到大氣（低溫源）中。 熱機 : 持續(xù)地將熱量轉(zhuǎn)變?yōu)楣Φ臋C器 . 鍋爐 煙筒 現(xiàn)代火力發(fā)電廠結(jié)構(gòu)示意圖 碾磨機 空氣 噴射給水器 發(fā)電機 水管 冷凝塔 除塵器 渦輪 水泵 傳送帶 ?火力發(fā)電廠的熱力循環(huán)四大件 : 1 鍋爐 . 2 汽輪機 . 3 冷凝器 . 4 給水泵 . 工作示意圖 高溫熱源 T1 低溫熱源 T2 熱機 W放Q吸Q熱機從高溫熱源吸取熱量，一部分轉(zhuǎn)變成功，另一部分放到低溫熱源。 熱機 熱機效率 1212111 Q QW ??????高溫熱源 低溫熱源 1Q2QWWpVoA B AVBVcd熱機的效率 各種熱機的效率 液體燃料火箭 柴油機 汽油機 蒸氣機 %48??%8??%37??%25??致冷機 致冷機是逆循環(huán)工作的，是通過外界作功將低溫源的熱量傳遞到高溫源中。使低溫源溫度降低。 oPV逆循環(huán) 吸Q放QW例如： 電冰箱、空調(diào)都屬于致冷機。 高溫熱源 T1 低溫熱源 T2 致冷機 W放Q吸Q1. 工作示意圖 致冷機是通過外界作功將低溫源的熱量傳遞到高溫源中，使低溫源溫度降低。 2. 致冷系數(shù) 如果外界做一定的功，從低溫源吸取的熱量越多，致冷效率越大。 室外 室內(nèi) WQ 吸??由能量守恒 吸放 W ?? ||WQ 吸??電冰箱的工作物質(zhì)為氟里昂 12 (CCL2F2)，氟里昂對大氣的臭氧層有破壞的作用，2022 年我國停止使用氟里昂作致冷劑。以保護臭氧層。溴化鋰致冷和半導體致冷已進入市場。 吸放吸Q??||WQ 吸??冰箱循環(huán)示意圖 卡諾 , 法國工程師、熱力學的創(chuàng)始人之一。 他創(chuàng)造性地用“理想實驗”的思維方法，提出了最簡單、但有重要理論意義的熱機循環(huán) ——卡諾循環(huán) ，創(chuàng)造了一部理想的熱機 ——卡諾熱機。 1824年卡諾提出了對熱機設計具有普遍指導意義的卡諾定理，指出了提高熱機效率的有效途徑，揭示了熱力學的不可逆性，被后人認為是熱力學第二定律的先驅(qū)。 ?概念： 卡諾循環(huán)過程由 四個準靜態(tài)過程 組成 ， 其中 兩個是等溫過程 和 兩個是絕熱過程 組成 。 卡諾循環(huán)是一種理想化的模型 。 ?分類 正循環(huán) ——卡諾熱機 逆循環(huán) ——卡諾制冷機 卡諾循環(huán) ? 卡諾循環(huán) 卡諾 循環(huán)是由兩個準靜態(tài) 等溫 過程和兩個準靜態(tài) 絕熱 過程組成 . 卡諾熱機 1Q2QWVop2TW 1TA B C D 1p2p4p3p1V 4V 2V 3V 低溫熱源 T2 高溫熱源 T1 2 1 T T ? 理想氣體卡諾循環(huán)熱機效率的計算 A — B 等溫膨脹 B — C 絕熱膨脹 C — D 等溫壓縮 D — A 絕熱壓縮 卡諾循環(huán) Vop2TW 1TA B C D 1p2p4p3p1V 4V 2V 3V21 TT ?abQcdQ1211 ln VVRTab ???A — B 等溫膨脹 吸 熱 4322 ln VVRTcd ???C — D 等溫壓縮放熱 Vop2TW 1TA B C D 1p2p4p3p1V 4V 2V 3V21 TT ?abQcdQ D — A 絕熱過程 214111