大学物理学第二版下册热力学3

1理想气体的各等值过程、绝热过程和多方过程公式对照表过程特征过程方程吸收热量对外做功内能增量等体V=常量等压p=常量等温T=常量绝热dQ=0多方000

A+

2气体向真空自由膨胀过程中不受外界阻力，所以外界不对气体作功五、绝热自由膨胀非准静态过程对理想气体3注意：对实际气体,T变化.实际气体分子之间存在相互作用力，而内能中还包含分子间相互作用的势能！平均距离

势能

E=0

分子动能

T

焦耳-汤姆逊实验节流过程T1T2p1p2多孔塞通过节流过程，实际气体温度改变的现象叫焦耳-汤姆逊效应。4§13.3循环与效率

气体的四种状态变化过程。

除等体过程外，其余三种过程都有膨胀对外作功的本领。等压过程：吸收热量的一部分用来对外作功。等温过程：吸收热量全部用来对外作功。绝热过程：靠消耗气体本身的内能对外作功。能否应用到实践中去，变为对外作功的动力呢？？但是，单一过程不能用来连续对外作功！！为了持续不断地作功，必须利用循环过程。5为了持续不断地把热变为功，必须利用循环过程。循环过程─系统从某一状态出发，经历一系列过程后又回到初态的全过程。

循环过程图线─过程所经历的每一个中间态都无限接近平衡态，该过程在P-V

图上为一个闭合曲线。工质：循环过程中的系统物质。箭头表示过程进行方向,过程曲线包围的面积表示循环过程中系统对外所做的净功。正循环、逆循环6正循环（热机循环）蒸汽动力循环示意图550C0过热器锅炉给水泵冷凝器冷却水气缸QQ12A20C0高温高压蒸汽7经历循环回到初始状态系统内能不变。OpV低温热源高温热源高温热源Q2Q1Q1AQ2热机效率:系统对外作功重要特征：循环过程沿顺时针方向进行。普遍适用的热机效率公式！ba(投入产出比)8O

P

Vp1p2p3p4V1a绝热线等温线V2V3V4bcdQ2Q1a到b:

等温膨胀，从高温热源吸热等于ab过程的功。卡诺循环a

b

c

dac到d：等温压缩，向低温热源放热等于cd过程的功。b到c：绝热膨胀，没有热量交换，但对外界作功。d到a：绝热压缩，没有热量交换，但外界对物质作功。一、卡诺循环

9应用绝热过程方程解得循环的效率:卡诺循环效率只由两个热源的温度决定。（仅适用于卡诺循环）O

P

Vp1p2p3p4V1a绝热线等温线V2V3V4bcdQ2Q110例:一定量双原子分子理想气体经历循环过程，bc的过程方程为pV2=恒量.abcp(105Pa)V(10-3m3)0204014解:1(1)a

b:等体过程.(1)求分过程的

E,Q,A(2)气体循环一次对外作的净功.(3)循环效率.吸热11(2)b

c:abcp(105Pa)V(10-3m3)0204014放热!pV2=恒量12(3)c

a:等压压缩abcp(105Pa)V(10-3m3)02040142.净功等于净热3.总吸热:=13.3%放热!1312A高温热源低温热源QQ(冷冻室)(周围环境)冷凝器冷冻室蒸发器节流阀储液器压缩机100C2QQ1氟利昂二、

逆循环--致冷循环14OpVQ2Q1致冷系数卡诺致冷机:循环方向a

d

c

bOp

VV1ap1p2p3p4V2V3V4bcd卡诺致冷机致冷系数外界对系统作功15例：有一卡诺致冷机,从温度-10°C的冷藏室吸取热量,而向温度为20°C的物体放出热量.设该致冷机所耗功率为15kW/s,问每分钟从冷藏室吸多少热量?解:据题意T1=293K,T2=263K,则压缩机每分钟做功A=1510360=9105(J)每分钟从冷藏室吸取热量为

Q2=wA=9105

263/30=7.89106(J

)16解：

例:1mol

氧气作如图所示的循环.

求：循环效率18.7%吸热放热放热QcaQabQbcpVp0V0等温abco2V02p017例:内燃机的循环之一—奥托(N.A.Otto)循环,内燃机利用气体或液体燃料直接在汽缸中燃烧,产生巨大的压强而做功.奥托循环如图所示(abcdeba).试分析各过程的特征,并计算其效率.解:(1)ab—等压膨胀(吸入燃料)Op

VV0ap0VbcdeQ2

Q1(2)

bc—绝热压缩(升温)(3)

cd—爆炸(等体吸热);de—做功(绝热膨胀)(4)

eb—汽缸开口降压;ba—排气其中bc、de均为绝热过程.吸热在cd过程,放热在eb过程.18Op

VV0aVbcdeQ2

Q1等体过程(cd)吸热汽缸开口放气(eb)放热效率:再利用两个绝热过程的过程方程19二式双方相减后解出代入得内燃机效率:讨论:压缩比越大,内燃机效率越高,汽油内燃机r7.取r=7,=1.4,则20进气阀排气阀活塞点火装置奥托热机

21VVVPdbe0ca奥托循环点火装置吸气22VVVPdbe0ca奥托循环点火装置吸气23VVVPdbe0ca奥托循环点火装置吸气24VVVPdbe0ca奥托循环点火装置吸气25VVVPdbe0ca奥托循环点火装置吸气26VVVPdbe0ca奥托循环点火装置吸气27VVVPdbe0ca奥托循环点火装置吸气28VVVPdbe0ca奥托循环点火装置吸气29VVVPdbe0ca奥托循环点火装置吸气30VVVPdbe0ca奥托循环点火装置压缩31VVVPdbe0ca奥托循环点火装置压缩32VVVPdbe0ca奥托循环点火装置压缩33VVVPdbe0ca奥托循环点火装置压缩34VVVPdbe0ca奥托循环点火装置压缩35VVVPdbe0ca奥托循环点火装置压缩36VVVPdbe0ca奥托循环点火装置压缩37VVVPdbe0ca奥托循环点火装置压缩38VVVPdbe0ca奥托循环点火装置爆炸39VVVPdbe0ca奥托循环点火装置作功40VVVPdbe0ca奥托循环点火装置作功41VVVPdbe0ca奥托循环点火装置作功42VVVPdbe0ca奥托循环点火装置作功43VVVPdbe0ca奥托循环点火装置作功44VVVPdbe0ca奥托循环点火装置作功45VVVPdbe0ca奥托循环点火装置作功46VVVPdbe0ca奥托循环点火装置排气47VVVPdbe0ca奥托循环点火装置排气48VVVPdbe0ca奥托循环点火装置排气49VVVPdbe0ca奥托循环点火装置排气50VVVPdbe0ca奥托循环点火装置排气51VVVPdbe0ca奥托循环点火装置排气5