大学物理课件汇编-ch778910上课用第三次.ppt
第7章 热力学,本章内容：,7.5 理想气体的内能 焦耳实验 7.6 理想气体的等体过程和等压过程 摩尔热容 7.7 理想气体的等温过程和绝热过程,7.1 热学的研究对象和研究方法7.2 平衡态 理想气体状态方程 7.3 准静态过程 功 热量 7.4 内能 热力学第一定律,7.8 循环过程7.9 热力学第二定律7.10 可逆与不可逆过程7.11卡诺循环 卡诺定理,热机发展简介,热机：通过某种工作物质（简称工质）不断地将热量转变为机械功的机器，如内燃机、蒸汽机等。,工作物质（工质）：热机中被利用来吸收热量并对外做功的物质.,系统经过一系列变化状态过程后，又回到原来的状态的过程叫热力学循环过程.,特征,一 循环过程,总吸热,总放热,7.8 循环过程 chsling,7.8 循环过程 chsling,1.Q和A是指净热量和净功；2.A的数值等于p-V图上封闭曲线所包围的面积(有正负）3.循环过程最小由三个单一过程组成，在p-V图上表示为一封闭曲线。,7.8.2 正循环和逆循环,按过程进行的方向把循环过程分为两类。,正循环（热机）：在p-V图上按顺时针方向进行的循环过程（A 0，Q 0，对外做正功）；,逆循环（致冷机）：在p-V图上按逆时针方向进行的循环过程（A 0，Q 0，外界对系统做功）；,热机（正循环）,致冷机（逆循环）,7.8 循环过程 chsling,7.8.3 热机效率和致冷系数,7.8 循环过程 chsling,例 1 1 mol 氦气经过如图所示的循环过程，其中,求12、23、34、41各过程中气体吸收的热量和热机的效率.,解 由理想气体物态方程得,7.8 循环过程 chsling,7.8 循环过程 chsling,卡诺循环,卡诺循环是由两个准静态等温过程和两个准静态绝热过程组成.,A B 等温膨胀吸热,C D 等温压缩放热,7.8 循环过程 chsling,D A 绝热过程,卡诺热机效率,B C 绝热过程,7.8 循环过程 chsling,结论：卡诺热机效率与工作物质无关，只与两个热源的温度有关，两热源的温差越大，则卡诺循环的效率越高.,7.8 循环过程 chsling,图中两卡诺循环 吗？,7.8 循环过程 chsling,例2 一台电冰箱放在室温为 的房间里，冰箱储藏柜中的温度维持在.现每天有 的热量自房间传入冰箱内,若要维持冰箱内温度不变,外界每天需作多少功,其功率为多少?设在 至 之间运转的致冷机(冰箱)的致冷系数,是卡诺致冷机致冷系数的 55%.,解,由致冷机致冷系数 得:,房间传入冰箱的热量为：,7.8 循环过程 chsling,保持冰箱在 至 之间运转,每天需作功,功率,7.8 循环过程 chsling,解决循环过程的一般步骤：1.画出循环的p-V图；2.判断各单一过程吸热、放热及做功情况；根据热一律，计算出吸、放热或做功的值；3.根据循环过程效率公式进行计算。,开尔文说法（功变热）：不可能只从单一热源吸收热量，使之完全转换为功而不引起其他变化。,问题：,1 功热转换的条件第一定律无法说明；,2 热传导的方向性、气体自由膨胀的不可逆性问题第一定律无法说明.,热力学第二定律的两种表述,说明：1.非循环过程可以从单一热源吸收热量全部转为有用的功（如等温过程）；2.推论：第二类永动机不可能实现。,7.9 热力学第二定律 chsling,克劳修斯说法（热传导）：不可能使热量从低温物体自动传到高温物体而不引起其他变化。,7.9.2 可逆过程与不可逆过程,可逆过程：在系统状态变化过程中,如果过程的每一步都可沿相反的方向进行，同时不引起外界的任何变化,这样的过程叫做可逆过程.,不可逆过程：如果对于某一过程，用任何方法都不能使系统和外界恢复到原来的状态。,1.两种说法是等效的；2.热力学第二定律是大量实验和经验的总结.,7.9 热力学第二定律 chsling,自发过程：自然界中不受外界影响而能够自动发生的过程。孤立系统：一个不受外界影响的热力学系统。,7.9 热力学第二定律 chsling,实现可逆过程的条件：无摩擦的准静态过程为可逆过程；2.热力学第二定律的实质：自然界的一切自发过程都是不可逆过程。,7.9.3 卡诺定理,2）在相同的高、低温热源之间工作的一切不可逆机，其效率都不可能大于可逆热机的效率。,1）在温度分别为 和 的两个给定热源之间工作的一切可逆过程，其效率相同，都等于理想气体可逆卡诺热机的效率，即.,7.9 热力学第二定律 chsling,卡诺定理的意义：1.提出了热机效率的极限；2.提出了提高热机效率的方向。,1.理想气体和单一热源接触做等温膨胀时，吸收的热量全部用来对外做功，这一说法 热力学第一定律，热力学第二定律（填“违反”或“不违反”）。,不违反,不违反,abcd,7.9 热力学第二定律 chsling,1.循环过程特征：;,3.卡诺循环：,4.热力学第二定律,开尔文说法（功变热）克劳修斯说法（热传导）,5.可逆过程与不可逆过程,6.卡诺定理：,1）在温度分别为 和 的两个给定热源之间工作的一切可逆过程，其效率相同，都等于理想气体可逆卡诺热机的效率，即.,2）在相同的高、低温热源之间工作的一切不可逆机，其效率都不可能大于可逆热机的效率。,作业：,第七章练习题7.1(1)(2)(3)(5)；7.2；7.4；7.11；7.13；7.22；7.24；7.26；7.27,
