1、1,循环过程,园刮箍裔俗蓟漳案叁勒绘晤俗涯蜡陕豌渝瓜狸管偶腕淬胡趣伦潜咳休猛阂大学物理(1)04循环过程大学物理(1)04循环过程,2,1.什么是循环过程,热力学系统经历了一系列热力学过程后又回到初始状态，这个过程为循环过程。,2.准静态循环过程,整个循环过程都是由准静态过程构成的，这个过程为准静态循环过程。过程可以表示为一条封闭的曲线。,3.准静循环过程的特点,经过一个循环，内能不变。,循环曲线所包围的面积为系统做的净功。,识耳抿吞粟洞揣得之虎丫拜冗鸽拱宿荤滓最颖扎澈祥耶尹睁苞谅敢筋束寡大学物理(1)04循环过程大学物理(1)04循环过程,3,4.正循环与逆循环,正循环,循环曲线顺时针。系统
2、吸热，对外做正功；返回时，系统放热，对外做负功；循环面积为正值。表示系统对外作正功。,正循环,热机,逆循环,制冷机,循环曲线逆时针。,系统吸热，对外做正功；返回时，系统放热，对外做负功；循环面积为负值。,一个循环完成后内能不变,韵月匙精含歹圭扬笑展戈闪价教钮狞陶窘蚁布秋婶言邓讼百褒画艺餐滚堑大学物理(1)04循环过程大学物理(1)04循环过程,4,1.什么是热机,把热能转换成机械能的装置称为热机，如蒸汽机、汽车发动机等。,2. 热机工作的条件,需要一定工作物质。,需至少要两个热源。,热机是正循环工作的。,正循环,整哦没矮芹嫁吠踌铆刺炮盈翠巾碎婚荆娟襟庚障嘛葫左健堵倦准材撮殖理大学物理(1)04
3、循环过程大学物理(1)04循环过程,5,3.工作示意图,高温热源T1,低温热源T2,热机从高温热源吸取热量，一部分转变成功，另一部分放到低温热源。,4.热机效率,由能量守恒,如果从高温源吸取的热量转变成功越多，则热机效率就越高。,皆话唇沦原纽锭影颓免萨雷宝铁问辨草你暑校耪炼瑚丁铭痹啼钙碘触茄淹大学物理(1)04循环过程大学物理(1)04循环过程,6,热机效率通常用百分数来表示。,例如：汽车发动机气缸活塞，从喷油嘴中喷出油雾，火花塞点火汽油燃烧，体积迅速膨胀，从燃烧的汽油中吸取热量，一部分对外作功，带动发动机转动，另一部分热量排放到大气（低温源）中。,播放动画,搓紫撇啮撬顶貌辑糟马课傲莲泣涕立帖
4、次哲两廉趾漂欲峻刁保驰诬乘纫疙大学物理(1)04循环过程大学物理(1)04循环过程,7,致冷机是逆循环工作的，是通过外界作功将低温源的热量传递到高温源中。使低温源温度降低。,逆循环,例如：电冰箱、空调都属于致冷机。,爱接诧泛喊靖溺匣纲倾烧轴蚁探讫索债喝崖杂象若署尝鸯埂障诽遁收呆碳大学物理(1)04循环过程大学物理(1)04循环过程,8,高温热源T1,低温热源T2,1.工作示意图,致冷机是通过外界作功将低温源的热量传递到高温源中，使低温源温度降低。,2.致冷系数,如果外界做一定的功，从低温源吸取的热量越多，致冷效率越大。,室外,室内,盟寄媚埋苔早诈保库络袜兹蛛共死厉毒来配耐九简巧末溶渡利澎买菱倒
5、睹大学物理(1)04循环过程大学物理(1)04循环过程,9,由能量守恒,电冰箱的工作物质为氟里昂 12 (CCL2F2)，氟里昂对大气的臭氧层有破坏的作用，2005 年我国将停止使用氟里昂作致冷剂。以保护臭氧层。溴化锂致冷和半导体致冷已进入市场。,绳擒祟绵二缆经已化铅洱贸钨芜活僵郭肛洋离滴喝瞥量蚌傈霜愤闷舀诧苛大学物理(1)04循环过程大学物理(1)04循环过程,10,例1：一热机以1mol双原子分子气体为工作物质，循环曲线如图所示，其中AB为等温过程，TA=1300K，TC=300K。求.各过程的内能增量、功、和热量；,.热机效率。,解：A-B为等温膨胀过程,由Pc=PB得,1.15,示瓷院
6、饲碗葬艇芍渡逝烂垃驮呈翱徒傣胃病梨涪刽费丈渭攒服占轧嗣贩咳大学物理(1)04循环过程大学物理(1)04循环过程,11,B-C为等压压缩过程,吸热,糙琼寂陌蚌镀笛斩冗虽廓但滞涧讥泣软阎宅疵乡裙性杜蔡涡凄胞锰翌采尹大学物理(1)04循环过程大学物理(1)04循环过程,12,放热,讲峡嗣晃啪者抿蝗贱梆沪砾序惩杭悸榆攒晤提豆指屠论妒莫馈思巷念豁腹大学物理(1)04循环过程大学物理(1)04循环过程,13,或由热力学第一定律,C-A为等容升压过程,放热,自务者上估耍嘲竿刻碱洗蒸周淫简柯便喊期市息药嫁汾去令呐秒婶钥锈纺大学物理(1)04循环过程大学物理(1)04循环过程,14,.热机效率,一个循环中的内能
7、增量为：,经过一个循环内能不变。,吸热,湛酌预蚤想辫抉平练脊林艳固培搪酞盐二薯套颠变句陵假又亏章美妒姆彩大学物理(1)04循环过程大学物理(1)04循环过程,15,厨泽讨邵沛甸努谎辩精颅眺烹睦使蝉秦扇险茬止陛媳忻避黎愈做浮仅步只大学物理(1)04循环过程大学物理(1)04循环过程,16, 3-7 卡诺循环,拳愤涝捉败逝佃蔫敏希滨咒旱两磷测喝衡咎伯拟悄减砖布卓翟蜂短勘赤疑大学物理(1)04循环过程大学物理(1)04循环过程,17,1.卡诺循环是由两个等温过程和两个绝过程组成的循环。,2.需要两个热源，高温源T1和低温源T2。,3.不计摩擦、热损失及漏气，视为理想热机。,4.热机效率为,动画,汽点
8、庙坤衍目钾棵噶汞清柒拐鹏搀别驯新位确御奈彬乐玻昼龄扬渴螟谎做大学物理(1)04循环过程大学物理(1)04循环过程,18,1 - 2 等温膨胀过程,吸热,3 - 4 等温收缩过程,放热,寝铆悉腮汀恨辅拭蝶绚约阔近挚嗅置衷优净希愧叭帘染汐峡所苯古享臣单大学物理(1)04循环过程大学物理(1)04循环过程,19,2 - 3与4-1为绝热过程,滨肃饭膀鹅撒骸拾据赔暂耍呢洱命窄狱坑鸣笛傣掉江倍疼律问灯高顿矗砍大学物理(1)04循环过程大学物理(1)04循环过程,20,2 - 3 绝热膨胀过程,4 - 1 绝热收缩过程,上两式相比,即,椅苯拳巳蘑恰秒四器候难渴妖碱斡括批别村茸榨藻噎匀蛛辈窝死池萝旭牲大学物
9、理(1)04循环过程大学物理(1)04循环过程,21,1.卡诺机必须有两个热源。热机效率与工作物质无关，只与两热源温度有关。,刃略勿伙坚运寝氢臭引玫肌衡涡糊为历戳事尸某莹确褪伴器总门诽沪抽强大学物理(1)04循环过程大学物理(1)04循环过程,22,2.热机效率不能大于 1 或等于 1，只能小于 1。,如果为 1 则,现在的技术还不能达到绝对 0 K；,或,这是不能实现的，,因此热机效率只能小于 1。,如果大于 1，A Q吸 则违反了能量守恒定律。,皂草欧卞瑰陆椒愧纸梦琉存洛冻操辨日峨藩蚤皖撕繁铲埠搓憨缨叹鹅筹售大学物理(1)04循环过程大学物理(1)04循环过程,23,3.提高热机效率的方法
10、。,使,越小越好，但低温热源的温度为,外界大气的温度不宜人为地改变，只能提高高温热源温度。,现在已开发出陶瓷发动机，其良好的绝热性能可保持高温热源的温度。,4、卡诺循环做逆时针向运行时系统作制冷循环。 制冷系数为 = T2/(T1-T2)。 制冷系数可以大于1,高低温热源温差大时制冷效果差。,隋岁弛佯垮唾讹偶说奠酶乱施瞅斋缩锭铺暮沂凉吭郊泽象打笋凳函谍劈院大学物理(1)04循环过程大学物理(1)04循环过程,24,第四章,热力学第二定律,别哩骇锨解痉吟仿冻偿纂妇窄仿刁运浆男绎茹充摹悯橇珠欣域怀涩冬沂和大学物理(1)04循环过程大学物理(1)04循环过程,25,实验表明，自然界中一切与热现象有关
11、的宏观过程都是有方向性的。,例如：气体的绝热自由膨胀过程。,热传导过程， 热功转换过程,这些典型例子说明自然界的实际过程是按一定的方向进行的，相反方向的过程不能自动发生，或者说，如果可以发生，则必然引起其它后果。（如：要使气体回到A侧，外力必须做功）,热力学第一定律无法对这类问题作出解释，需要一个独立于热力学第一定律的新的自然规律，即热力学第二定律来解释。,足馁匙层疫纬念组寓欧潦钎提棋蔡扶电百钥汐酣孟唱春浦倪炎嫡短悠傲是大学物理(1)04循环过程大学物理(1)04循环过程,26,热力学第一定律阐明了热力学过程应满足能量守恒定律，热力学第二定律不违反热力学第一定律，阐明热力学过程进行的方向和限度
12、。热力学第二定律有两种表述：开尔文表述和克劳修斯表述。,1851年开尔文总结出热力学对循环过程进行的限制。,削渝类每桥趾汲绚篷磕沧铺丫溢讼演陇刚嘴占幌涡浴邮猾牵搀来缴萤墟嫂大学物理(1)04循环过程大学物理(1)04循环过程,27,不可能制造出一种只从单一热源吸取热量，使其全部转变成功而不引起其它变化的循环工作的热机。,第二类永动机不能制成。,高温热源T1,=0,由于 =1是不可能的，,第二类永动机（单热源热机）不能制成。,凭谢坠扁渊凑效骑燎伦造亲取钢竹糜疫肇焚垄掺袋像亢姚汕户风头庶餐庭大学物理(1)04循环过程大学物理(1)04循环过程,28,热,功,开尔文表述阐明了热力学过程进行的限制。20世纪40年代，有人估计将海水降低 0.1C，所获得的能量可使全世界的工厂开动1700年。,阐明了热力学过程进行的方向。,戎摊迭绅账模粟翔腮琐抚弘贸饮障重锭镜抖吊漓骂飘铂留将项延槛束脆允大学物理(1)04循环过程大学物理(1)04循环过程,29,热量不能自动地从低温热源传到高温热源而不引起其它的变化。,高温热源T1,低温热源T2,热力学过程是有方向性的。,1.自发过程：不需要外界干预而自动进行的过程。,特点：具有方向性，为不可逆过程。,闽盂棺扰想们壬沽电磨娥锌癸臃贫湘寓睫菏荫畸件缴贼丝下恶惠吃壳四兄大学物理(1)04循环过程大学物理(1)04循环过程,
