热学第二版李椿热力学第一定律讲稿ppt课件

1、 当系统的形状随时间变化时，我们就说系统在阅历一个热力学过程，简称过程。 显然过程的发生，系统往往由一个平衡形状到显然过程的发生，系统往往由一个平衡形状到平衡遭到破坏，再到达一个新的平衡态。从平衡态平衡遭到破坏，再到达一个新的平衡态。从平衡态破坏到新平衡态建立所需的时间称为弛豫时间，用破坏到新平衡态建立所需的时间称为弛豫时间，用表示。实践发生的过程往往进展的较快，如前表示。实践发生的过程往往进展的较快，如前例在新的平衡态到达之前系统又继续了下一步变例在新的平衡态到达之前系统又继续了下一步变化。这意味着系统在过程中阅历了一系列非平衡态，化。这意味着系统在过程中阅历了一系列非平衡态，这种过程称为非

2、准静态过程。作为中间态的非平衡这种过程称为非准静态过程。作为中间态的非平衡态通常不能用形状参量来描画。态通常不能用形状参量来描画。 热力学过程的分类：热力学过程的分类： 1、非准静态过程；、非准静态过程； 2、准静态过程；、准静态过程； 在热力学中经常讨论的理想气体自在膨胀在热力学中经常讨论的理想气体自在膨胀程是一个非准静态过程。程是一个非准静态过程。“自在指气体不受自在指气体不受阻阻力冲向右边。如图：力冲向右边。如图： 一个过程，假设恣意时辰的中间态都无限一个过程，假设恣意时辰的中间态都无限接近于一个平衡态，那么此过程称为准静态过程。接近于一个平衡态，那么此过程称为准静态过程。显然，这种过程

3、只需在进展的显然，这种过程只需在进展的 “ 无限缓慢无限缓慢 的的条件下才能够实现。对于实践过程那么要求系统条件下才能够实现。对于实践过程那么要求系统形状发生变化的特征时间远远大于弛豫时间形状发生变化的特征时间远远大于弛豫时间才可近似看作准静态过程。才可近似看作准静态过程。 显然作为准静态过程中间形状的平衡态，具显然作为准静态过程中间形状的平衡态，具有确定的形状参量值，对于简单系统可用有确定的形状参量值，对于简单系统可用PV图图上的一点来表示这个平衡态。系统的准静态变化上的一点来表示这个平衡态。系统的准静态变化过程可用过程可用PV图上的一条曲线表示，称之为过程图上的一条曲线表示，称之为过程曲线

4、。准静态过程是一种理想的极限，但作为热曲线。准静态过程是一种理想的极限，但作为热力学的根底，我们要首先着重讨论它。另外，准力学的根底，我们要首先着重讨论它。另外，准静态过程特别有实践意义。今后不特别阐明，我静态过程特别有实践意义。今后不特别阐明，我们所说的热力学过程都是指准静态过程。们所说的热力学过程都是指准静态过程。初态初态末末态态膨胀膨胀前往前往 无摩擦准静态过程无摩擦准静态过程(其特点是没有摩擦力其特点是没有摩擦力) 的功的功: 在准静态过程中外界对系统的作用力，可以用系在准静态过程中外界对系统的作用力，可以用系 统本身的形状参量来表示。统本身的形状参量来表示。PePl 为简化问题的讨论

5、，只思索无摩擦准静态过为简化问题的讨论，只思索无摩擦准静态过l 程的功程的功 。当活塞挪动微小位移。当活塞挪动微小位移dl时，外力时，外力所作所作l 的元功为：的元功为：在无摩擦准静态过程中在无摩擦准静态过程中p = p e ：系统体积由系统体积由V1变为变为V2，外界对系统作总功为：，外界对系统作总功为： 由积分意义可知，用( 2)式求出功的大小等于PV 图上过程曲线P=P(V)下的面积。 比较 a , b下的面积可知，功的数值不仅与初态和末态有关，而且还依赖于所阅历的中间形状，功与过程的途径有关。pv等容过程：等容过程：A A等容等容 =0=0等压过程：等压过程：A A等压等压 = -P(

6、V2-= -P(V2-V1)V1) 假设一个系统经过一个过程，其形状的变化假设一个系统经过一个过程，其形状的变化完全是由于机械的或电磁的作用，完全是由于机械的或电磁的作用， 那么称此过那么称此过程为绝热过程程为绝热过程 。在绝热过程中外界对系统所作。在绝热过程中外界对系统所作的功称为绝热功。著名的焦耳实验如下图：的功称为绝热功。著名的焦耳实验如下图：电源电源R焦耳热功当量实验焦耳热功当量实验 重物下降带动叶片经过搅拌方式对绝热重物下降带动叶片经过搅拌方式对绝热量热器内的水作功量热器内的水作功,使水温从使水温从T1升高到升高到T2 电流经过电热丝使绝热量热器内的水电流经过电热丝使绝热量热器内的水

7、温从温从 T1 升高到升高到T2,电源对系统作功电源对系统作功(Joule experiment) 焦耳实验提示了热量与功之间 确定的当量关系卡4.186焦耳，阐明机械运动或电磁运动与热运动之间是可以相互转化的它启迪人们继续发现了各种物质运动之间的相互转化关系，为能量转化和守恒定律的建立奠定了根底。 水盛在绝热壁包围的容器中，叶轮所作的机水盛在绝热壁包围的容器中，叶轮所作的机械功和电流所作的电功械功和电流所作的电功I2RTI2RT就是绝热功。就是绝热功。 定义内能定义内能 U ：任何一个热力学系统都存在：任何一个热力学系统都存在一个称为内能的形状函数，当这个系统由平衡态一个称为内能的形状函数，

8、当这个系统由平衡态1经过恣意绝热过程到达另一平衡态经过恣意绝热过程到达另一平衡态2时，内能的增时，内能的增加量等于过程中外界对系统所作的绝热功加量等于过程中外界对系统所作的绝热功A , 即即 ： 假设系统由初态假设系统由初态1 经一非绝热过程到达终态经一非绝热过程到达终态 2 ，在此过程中外界对系统所作的功不再等于过程前、在此过程中外界对系统所作的功不再等于过程前、后形状函数内能的变化后形状函数内能的变化U2U1 ，我们把二者之差，我们把二者之差定义为系统在此过程中以热量定义为系统在此过程中以热量Q方式从外界吸收的方式从外界吸收的能量，即：能量，即： 在给出热量定义之后我们可以这样定义绝热过在

9、给出热量定义之后我们可以这样定义绝热过程：假设系统平衡态的改动只靠机械功或电功来完成，程：假设系统平衡态的改动只靠机械功或电功来完成，在系统形状改动的过程中不从外界吸热，也不放热，在系统形状改动的过程中不从外界吸热，也不放热，我们称这种系统为绝热系统，这种过程叫绝热过程。我们称这种系统为绝热系统，这种过程叫绝热过程。 系统终态系统终态2和初态和初态 1的内能之差等于在过的内能之差等于在过 程中外界对系统所作的功程中外界对系统所作的功 A与系统从外界吸与系统从外界吸 收的热量收的热量 Q之和。之和。外界对系统做功外界对系统做功 A 0, 系统从外界吸热系统从外界吸热 Q 0。这就是热力学第一定律

10、的数学表达式！这就是热力学第一定律的数学表达式！ 对于初、终平衡态相距很近的微元过程，第一定律的微分表达式为：d其中，其中， d U为全微分为全微分U为内能形状函数为内能形状函数 Q与与 A仅表示元过程中的无限小改动量，仅表示元过程中的无限小改动量， 不是全微分不是全微分 功，热量均为在过程中传送的能量，即过程量功，热量均为在过程中传送的能量，即过程量ddd 与过程能否准静态无关。即准静态过程和与过程能否准静态无关。即准静态过程和非准静态过程均适用。但为便于实践计算，要非准静态过程均适用。但为便于实践计算，要求初、终态为平衡态。求初、终态为平衡态。dd假设只需体积功那么假设只需体积功那么 2

11、式写为：式写为：d 一个系统温度升高一个系统温度升高dT时，假设它吸收的时，假设它吸收的热量为热量为 d Q, 那么系统的热容量定义为：那么系统的热容量定义为：dTdQC 因热量与过程有关，故同一系统，在不同过因热量与过程有关，故同一系统，在不同过程中的热容量有不同的值，有实践意义的是程中的热容量有不同的值，有实践意义的是使热传送过程在一定条件下进展，因此有常使热传送过程在一定条件下进展，因此有常用的定容热量与定压热容量用的定容热量与定压热容量 。 MCc/ cMcCm)/( 1mol的物质在体积坚持不变的过程中的热容量，记为的物质在体积坚持不变的过程中的热容量，记为Cmv 1mol的物质在压

12、强坚持不变的过程中的热容量，记为的物质在压强坚持不变的过程中的热容量，记为Cmpd因因 为，在等容过程中外界对系统作功为零为，在等容过程中外界对系统作功为零, A = 0d那么由第一定律可得那么由第一定律可得:所以，所以，根据第一定律，在定压过程中根据第一定律，在定压过程中在定压过程中在定压过程中 根据定义知：焓是形状函数。在定压过程中，系根据定义知：焓是形状函数。在定压过程中，系统从外界吸收的热量等于系统焓的增量。统从外界吸收的热量等于系统焓的增量。dddl1、准静态过程 Quasi-static process一个过程，假设恣意时辰的中间态都无限接近于一个平衡态，那么此过程为准静态过程 。

13、l条件：“无限缓慢l例子：当细沙一点一点被移去后，l活塞上升，汽缸的气体膨胀，温度l会悄然降低。由于汽缸周围是个大l水容器，水的热容量水的温度可以l看成不变这时气体由水中吸热以使l气体温度与水温相等。一点一点移l去细沙，那么活塞就渐渐上升，气体l渐渐膨胀，而温度不变，这就是说l在每一时辰可以看成气体到达一个l平衡态温度为T，体积为V，压强为P。l2、功：在无摩擦准静态过程中，系统体积由、功：在无摩擦准静态过程中，系统体积由V1变为变为V2，l外界向系统所作的总功为：外界向系统所作的总功为：21VVPdVdAA功是过程量。功的大小等于p-V 图上过程曲线p=p(V)下的面积。PV0abl3、热量

14、：系统和外界温度不同，就会传热，或、热量：系统和外界温度不同，就会传热，或称能量交换。称能量交换。QdQ12总热量：总热量：关于热容量关于热容量(Heat capacity)的几个概念：的几个概念：CdQdT热容量：热容量：摩尔热容量摩尔热容量 Cm：在一定过程中，单位摩尔的物体升高单：在一定过程中，单位摩尔的物体升高单位温度时，位温度时， 从外界吸收的热量。从外界吸收的热量。在一定过程中，物体升高单位温度时在一定过程中，物体升高单位温度时从外界吸收的热量。从外界吸收的热量。比热容比热容 c：在一定过程中，单位质量的物体升高单位温度时，：在一定过程中，单位质量的物体升高单位温度时， 从外界吸收

15、的热量。从外界吸收的热量。dUQd所以所以VVVTUdTQdC系统在压强坚持不变的过程中的热容量，记为系统在压强坚持不变的过程中的热容量，记为C p根据第一定律，在定压过程中根据第一定律，在定压过程中,PPPPPPdVdUAddUQd)(定压过程中，热量与焓的关系：定压过程中，热量与焓的关系： QP= H在定压过程中，在定压过程中， 系统从外界所吸收的热量等于焓的系统从外界所吸收的热量等于焓的添加。添加。H是一个态函数，H=U+PV定义焓为：pppTHdTQdCl解：分析：此题只涉及l功、热、内能等项，因此l用第一定律U=A+Q即可处理。ovpacbdl1由于内能是形状的单值函数，所以b、a两

16、形状的内能差与过程无关。沿adb的内能改动与沿acb的一样。而l 系统内能的增量等于系统内能的增量等于系统所吸收的热量与系统所吸收的热量与外界对它所作的功。外界对它所作的功。uacb=Ub- Ua=Q+A= uab =4.18*80.0-126=208焦耳焦耳其中外界作功为负值。其中外界作功为负值。因此沿因此沿adb时，时， uab = Q1 + A1Q1= uab- A1=208-42=250焦耳焦耳热量是正值，故沿热量是正值，故沿adb时系统吸热为时系统吸热为250焦耳焦耳ovpacbdl2由b沿曲线前往a，那么那么uba=Ua- Ub=-uab=-208焦耳焦耳uba=Q2+A2Q2 =

17、 uba -A2外界对系统所作的功=-208-84=-292焦耳焦耳=-69.9卡卡负值表示放热负值表示放热ovpacbd分析：沿分析：沿adb只需在只需在ad段才有功。段才有功。故见故见1可给的功可给的功42.0焦耳就是焦耳就是ad段系统作的功。段系统作的功。沿沿ad吸热吸热Q3 = Ud - Ua - A3=40-42=82焦耳焦耳正值是吸热。正值是吸热。沿沿db吸热为吸热为adb吸收的热量减去吸收的热量减去ad吸收的热量吸收的热量即：即：Q4 = Q1 Q3 =250-82=168焦耳焦耳3假设假设UdUa=40.0焦耳，试求沿焦耳，试求沿ad及及db各吸收热量多少？各吸收热量多少？ov

18、pacbdl总结：，经过此题，我们学习运用了热力学第一定律。运用了内能是形状函数这一概念，同时我们看到不同的过程，初终形状一样，但功与热量不同。留意：在做题过程中易错的是各物理量留意：在做题过程中易错的是各物理量的正负号。对于第一定律的数学表达式的正负号。对于第一定律的数学表达式中各量的正负规定一定要记清。中各量的正负规定一定要记清。气体气体真空真空 1845年焦耳用自在膨胀实验研讨了气体的内能。年焦耳用自在膨胀实验研讨了气体的内能。右图为其实验安装的表示图。右图为其实验安装的表示图。容器容器A充溢气体，容器充溢气体，容器B为真为真空。空。AB相连处用一活门相连处用一活门C隔隔开，将它们全部浸

19、在水中。开，将它们全部浸在水中。将活门翻开后，气体将自在将活门翻开后，气体将自在膨胀并充溢膨胀并充溢 A和和B 。焦耳测。焦耳测量了自在膨胀前后水温的变化。量了自在膨胀前后水温的变化。即即 气体绝热自在膨胀过程是一个等内能过程。气体绝热自在膨胀过程是一个等内能过程。U = U(T,V)d U=( )VdT+( )TdVdT=0 (焦耳实验结果焦耳实验结果dU=( )TdVdU= 0 (自在膨胀前后内能不变自在膨胀前后内能不变 且且dV 0( )T= 0TU VU VU VU QQ所以说内能与体积无关所以说内能与体积无关 ！ 现实上，焦耳的实验并不准确，缘由是水现实上，焦耳的实验并不准确，缘由是

20、水的热容比气体要大上千倍，气体膨胀前后即使的热容比气体要大上千倍，气体膨胀前后即使会有微小的温度变化，也缺乏以引起水的温度会有微小的温度变化，也缺乏以引起水的温度发生可察看的变化，焦耳无法检测到水温变化。发生可察看的变化，焦耳无法检测到水温变化。后来，在后来，在1852年焦耳和汤姆逊做了绝热节流过年焦耳和汤姆逊做了绝热节流过程实验，才较准的测得了气体温度的变化。程实验，才较准的测得了气体温度的变化。实验中使气体继续不断地从多孔塞一边流到另一边实验中使气体继续不断地从多孔塞一边流到另一边到达稳定流动形状。到达稳定流动形状。冷凝器紧缩机紧缩机WCHLT1T2P1P2多孔塞多孔塞压强计压强计绝热管绝

21、热管 绝热节流过程绝热条件下高压气体经过多孔塞流到低压一边的过程运用热力学第一定律来分析节流过程设在T时间内，有一定量的高压气体经过多孔塞，原来形状：P1、V1、T1经过多孔塞后，形状为：P2、V2、T2取体积为V1的气体作为研讨对象，那么经过多孔塞前，其左方气体外界对它所作的功为：A1= P1S1 l1= P1 V1经过多孔塞H后，它推进其右方气体作功，即外界对它作负功：A2= -P2S2 l2= P2 V2这样，外界对这一定量的气体所作的净功：P1 V1 P2 V2而这一定量的气体在两边的内能分别为： U1、U2S1S2P1P2V1V2l1l2l根据热力学第一定律，又思索到绝热过程，根据热

22、力学第一定律，又思索到绝热过程，l那么那么 U2 U1 =P1 V1 P2 V2lU1+P1 V1 =U2+ P2 V2l即即H1 =H2 气体绝热节流过程后焓气体绝热节流过程后焓不变。不变。l焦汤系数焦汤系数：HHPPTPTlim0表示在焓不变的情况下温度随压强的变化率。表示在焓不变的情况下温度随压强的变化率。实验可得：在常温下节流后温度都降低 故 0致冷效应正效应致冷效应正效应在临界温度很低的情况下节流后温度升高故 0),在低温热源放热在低温热源放热Q2(绝对值绝对值), 对外输出净功对外输出净功A(0)；3经一循环工质内能不变，其所吸收的热量不能经一循环工质内能不变，其所吸收的热量不能1

23、00%地地转化为有用功。转化为有用功。 U=0 ,净功净功A= Q1 - Q2 1824 1824年卡诺法国工程年卡诺法国工程师师1796-18321796-1832提出了提出了 一个能表达热机循环根本特征的理想循一个能表达热机循环根本特征的理想循环。后人环。后人 称之为卡诺循环。称之为卡诺循环。1234Pv0V1 V4 V2V3卡诺循环的特点：卡诺循环的特点： 1 1、它由四个准静态过程组成，参见左图。、它由四个准静态过程组成，参见左图。 2 2、对任务物质没有规定、对任务物质没有规定 ，普通以理想气体为，普通以理想气体为 任务物质。任务物质。 3 3、需求两个热源，高温热源、需求两个热源，

24、高温热源T1T1和低温热原和低温热原T2 T2 5-8 5-8 卡诺循环卡诺循环 本节讨论以理想气体为工质的卡诺循环，由本节讨论以理想气体为工质的卡诺循环，由4 4 个准静态过程两个等温、两个绝热个准静态过程两个等温、两个绝热组成。组成。12：与温度为：与温度为T1的高温热源接触，的高温热源接触，T1不变，不变， 体积由体积由V1膨胀到膨胀到V2，从热源，从热源T1吸收热量为：吸收热量为： 1211VVlnRTQ 23：绝热膨胀，体积由：绝热膨胀，体积由V2变到变到V3，吸热为零。，吸热为零。1234Pv0V1V4 V2V3T1T1T2T234：与温度为：与温度为T2的低温热源接触，的低温热源

25、接触，T2不变，不变， 体积由体积由V3紧缩到紧缩到V4，向热源，向热源T2放热为：放热为： 4322VVlnRTQ 41：绝热紧缩，体积由：绝热紧缩，体积由V4变到变到V1，吸热为零。，吸热为零。在一次循环中，气体在一次循环中，气体对外作净功为：对外作净功为： |A| = Q1Q2 参见右边能流图参见右边能流图 T1T2Q1Q2A理想气体卡诺循环理想气体卡诺循环的效率只与两热的效率只与两热源的温度有关源的温度有关所以求得擦诺热机的效率为：所以求得擦诺热机的效率为：121432121211lnln11VVTVVTQQQQQQA最后求出卡诺热机效率为：最后求出卡诺热机效率为：12TT11243V

26、VVV 由由2-6例题结果知：例题结果知：3%12%1824年卡诺采用类比如法年卡诺采用类比如法,提出热机效率大小取决于温度差提出热机效率大小取决于温度差瓦特改良了蒸汽机是如何提高效率的？瓦特改良了蒸汽机是如何提高效率的？煤熄灭煤熄灭热能热能使水变成水蒸汽使水变成水蒸汽翻开阀门翻开阀门K1，封锁阀门，封锁阀门K2水蒸汽膨胀进入汽缸水蒸汽膨胀进入汽缸推进活塞作功推进活塞作功W封锁阀门封锁阀门K1，翻开阀门，翻开阀门K2活塞下移活塞下移蒸汽排入冷凝器蒸汽排入冷凝器冷凝器冷凝器气轮机气轮机抽水机桶抽水机桶k2k1k3水水汽汽汽汽汽汽总总 结：结： 1、卡诺热机的效率与任务物质无关，只与两个、卡诺热机

27、的效率与任务物质无关，只与两个 热源的温度有关。热源的温度有关。T2 / T1 越小越好，即提高越小越好，即提高 效率的途径是提高高温热源的温度或降低低效率的途径是提高高温热源的温度或降低低 温热原的温度，而后一种方法是不经济的。温热原的温度，而后一种方法是不经济的。 2、由于、由于T1=,T2=0 都是达不到的，因此卡诺热都是达不到的，因此卡诺热 机的效率总是小于机的效率总是小于 1 的。的。说说 明：明： 第六章将证明在同样两个温度第六章将证明在同样两个温度T1T1和和T2T2之之间任务间任务 的各种工质的卡诺循环的效率都由上式的各种工质的卡诺循环的效率都由上式给定，而给定，而且是实践热机

28、能够效率的最大值。且是实践热机能够效率的最大值。& 由于由于T1T1和和T2T2是在求理想气体热量时引进的，是在求理想气体热量时引进的，所以两者应是理想气体温标所定义的温度。可证所以两者应是理想气体温标所定义的温度。可证明，当用热力学温标表示两个热源的温度时，卡明，当用热力学温标表示两个热源的温度时，卡诺循环的效率的表示仍为上式参见第六章。诺循环的效率的表示仍为上式参见第六章。1、奥托循环、奥托循环:理想化的汽油内燃机循环过程理想化的汽油内燃机循环过程吸气过程(A-B) 紧缩冲程(B-C绝热紧缩) 点燃过程(C-D等体过程),做功过程(D-E绝热膨胀过程) 排气过程(E-B-A) 几个

29、实例几个实例 奥托循环效率计算奥托循环效率计算 )()(21BEVCDVTTCQTTCQ利用B-C,D-E绝热过程(advabatic process)方程 恒量，可得:式中式中 绝热紧缩比。绝热紧缩比。 随紧缩比随紧缩比r r增大而增大，通常增大而增大，通常 r r 取值在取值在6 69 9之间。之间。 设计中如取设计中如取r6,1.4 内燃机的理想效率内燃机的理想效率: =16-0.451%思索到摩擦，散热，漏气等要素，实践思索到摩擦，散热，漏气等要素，实践内燃机效率仅为内燃机效率仅为25左右。左右。2、理想气体热机循环四冲程柴油机以理想气体为工质的，阅历无摩擦准静以理想气体为工质的，阅历

30、无摩擦准静态理想过程的循环过程。态理想过程的循环过程。 狄塞尔循环：狄塞尔循环：1吸气过程吸气过程A-B 2紧缩过程紧缩过程B-C;绝热紧缩绝热紧缩3柴油熄灭等压加热柴油熄灭等压加热C-D) 绝热膨胀绝热膨胀D-E对外做功对外做功 4等容放热排气等容放热排气(E-B-A).理想的柴油内燃机循环过程理想的柴油内燃机循环过程 )()(21BEVCDpTTCQTTCQ由由D-E,B-C的绝热过程方程的绝热过程方程 ( =恒量恒量)，得，得 由等压过程由等压过程C-D,有有引入绝热紧缩比引入绝热紧缩比r =VB/VC ，定压膨胀比，定压膨胀比=VD/VC、式最后得到、式最后得到 一定量的理想气体阅历如

31、下图的循环过程。设 ， 求该循环过程效率 ， 3.利用过程方程分别求出利用过程方程分别求出a、b、c、d各态的温度及摩尔数各态的温度及摩尔数,再利用再利用Cp、Cv表述的热量公式求出表述的热量公式求出Q1及及Q2，最后求效率。，最后求效率。此题有几种解题思绪：此题有几种解题思绪：1.利用理想气体形状方程和以利用理想气体形状方程和以 Cp、 Cv表达的热量公式，表达的热量公式，求循环过程吸收的热量求循环过程吸收的热量Q1和放出的热量和放出的热量Q2,然后用然后用 求解求解.2.用用 求解，式中求解，式中A为为P-V 图上过程曲线包围的面积图上过程曲线包围的面积.逆向循环反映了制冷逆向循环反映了制

32、冷机的任务原理，其能机的任务原理，其能流图如右图所示。流图如右图所示。工质把从低温热源吸收的热量和外界对它所作的工质把从低温热源吸收的热量和外界对它所作的功以热量的方式传给高温热源，其结果可使低温功以热量的方式传给高温热源，其结果可使低温热源的温度更低，到达制冷的目的。吸热越多，热源的温度更低，到达制冷的目的。吸热越多，外界作功越少，阐明制冷机效能越好。用制冷系外界作功越少，阐明制冷机效能越好。用制冷系数数 表示，其定义式如下：表示，其定义式如下： T1T2Q1Q2A 卡诺逆向循环-致冷机：2122QQQAQin以理想气体为工质的卡诺制冷循环的制冷系数为：以理想气体为工质的卡诺制冷循环的制冷系

33、数为：212TTT 这是在这是在T1和和T2两温度间任务的各种制冷机的制冷两温度间任务的各种制冷机的制冷系数的最大值。系数的最大值。实例实例 空调、冰箱空调、冰箱空调的任务原理紧缩机紧缩机冷凝器冷凝器毛细管毛细管蒸发器蒸发器放热放热吸热吸热物态变化物态变化、对外做功？电冰箱电冰箱C-毛细节流阀毛细节流阀 B-冷凝冷凝器器 D-冷库冷库 E-紧缩机紧缩机 致冷机任务表示图致冷机任务表示图紧缩型制冷机，利用紧缩机对致冷剂作功，紧缩型制冷机，利用紧缩机对致冷剂作功，使气体变热；这高度紧缩的热气体在冷凝使气体变热；这高度紧缩的热气体在冷凝器中冷却成为液体；然后这高压液体进入器中冷却成为液体；然后这高压

34、液体进入毛细管系统，这个系统的过程和节流过程毛细管系统，这个系统的过程和节流过程类似，致冷剂到达蒸发器，忽然膨胀到低类似，致冷剂到达蒸发器，忽然膨胀到低压区，焦耳压区，焦耳汤姆孙效应使之极度冷却，汤姆孙效应使之极度冷却，这个冷却气体将从周围吸热从而稍许变暖，这个冷却气体将从周围吸热从而稍许变暖，流回到紧缩机去。流回到紧缩机去。结果：紧缩机所作的功是用来把热从冷区结果：紧缩机所作的功是用来把热从冷区运送到热区，所以起到致冷作用。运送到热区，所以起到致冷作用。例题例题1、有一卡诺致冷机，从温度为、有一卡诺致冷机，从温度为-100C的冷藏室汲取热量，的冷藏室汲取热量，而向温度为而向温度为200C的物

35、体放出热量，该致冷机所耗功率为的物体放出热量，该致冷机所耗功率为15KW，问每分钟从冷藏室汲取的热量为多少？问每分钟从冷藏室汲取的热量为多少？解：令解：令T1=293K， T2=263K，那么，那么30263212TTT每分钟作功为：每分钟作功为：JA53109601015所以每分钟从冷藏室中汲取热量为：所以每分钟从冷藏室中汲取热量为：JAQAQ65221089. 710930263例题例题2、一卡诺致冷机，从、一卡诺致冷机，从00C的水中汲取热量，向的水中汲取热量，向270C的房间的房间放热，假定将放热，假定将50kg的的00C的水变成的水变成00C的冰，的冰，试问试问1放于房间的热量是多少？放于房间的热量是多少？ 2使致冷机运转所需的机械功是多少？如用此机从使致冷机运转所需的机械功是多少？如用此机从-100C的冷藏室中吸收相等的一分热量，要作多少机械功？的冷藏室中吸收相等的一分热量，要作多少机械功？解：卡诺致冷机从解：卡诺致冷机从T2=2