1、 3 5热力学第一定律应用举例 一 对理气准静态等值过程的应用 1 等容过程 p T 恒 1 系统从外界吸热 2 系统对外作功 3 系统内能增量 2 等压过程 V T 恒 1 系统从外界吸热 2 系统对外作功 3 系统内能增量 3 等温过程 pV 恒 1 系统内能增量 2 系统对外作功 3 系统从外界吸热 二 绝热过程 adiabaticprocess 1 理气绝热自由膨胀 思考 是否为等温过程 自由 气体向真空膨胀而不受任何外界阻力 由于气体是向真空冲入 所以它对外界不作功 即A 0 又 绝热 Q 0 E 0 理气绝热自由膨胀是等内能的非准静态过程 再次达平衡态时温度复原 T2 T1 2 理
2、气准静态绝热过程 1 特征 Q 0 2 过程方程 Q dE A 0 A pdV dE 联立 推导参见书p119 绝热过程方程 泊松公式 绝热过程方程还可写成 3 绝热过程的功 A Q E E 思路2 思路1 试比较两种思路的结果 适用条件 4 绝热线与等温线的比较 课后 将理气4种准静态过程 等容 等压 等温 绝热 的吸热 作功及内能变化列表比较 等温膨胀 E不变 V n E T p V n p p nkT 绝热膨胀 绝热线比等温线陡 因为 3 6循环过程 一 循环过程 cycleprocess 1 特点 E 0 2 p V图 准静态循环过程 常用p V图上的一条封闭曲线来表示 循环曲线所包围
3、的 面积 等于一次循环净功的大小 3 种类 正循环 热循环 顺时针进行 一次循环净功A 0 逆循环 致冷循环 逆时针进行 一次循环净功A 0 二 热机简介 了解 热机 把热能转换为机械能的装置 如蒸汽机 内燃机 汽轮机等 热机中被用来吸热并对外作功的物质叫工作物质 简称 工质 火力发电厂的热力循环 现代火力发电厂结构示意图 现代火力发电厂外貌 三 热机的循环效率 cycleefficiency 则对外作净功为A Q1 Q2 定义循环效率 对一次正循环 工质从高温热源吸热Q1 向低温热源放热 Q2 Q2 0 思考 Q2 0可否 即 1可否 3 7卡诺循环 Carnotcycle 卡诺循环 工质只
4、和两个恒温热源交换热量的准静态 无摩擦的循环 卡诺 Carnot 法国人 1796 1832 此循环在p V图上可由两条等温线和两条绝热线构成 对理气工质 1 2 3 4 等温过程 绝热过程 2 3 4 1 闭合条件 卡诺热机循环的效率 3 8致冷循环 refrigerationcycle 一 致冷系数 Q1 A Q2 则致冷系数定义为 二 卡诺致冷循环的致冷系数 对一次逆循环 外界对工质作功A 工质从低温热源吸热Q2 向高温热源放热 Q1 Q1 0 有 A 空调器 既可用作降温又可供暖的致冷机 夏天 冬天 作业 3 10 p141 3 20 p143 练习 习题集 热学 3 10解 对氢气分子 已知T1 300K V1 0 05m3 V2 0 25m3 2mol 1 绝热膨胀 2 等温膨胀 3 等压膨胀 由于各过程的压强不同 所以在体积变化相同的情况下 气体对外作的功也不同 3 20解 1 c a为绝热过程 2 a b为等温过程 b c为等容过程 此循环的效率为
