绝热过程讲义精选PPT.ppt
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1、绝热过程讲义第1页,此课件共36页哦利用上式和状态方程可得利用上式和状态方程可得2.过程曲线过程曲线微分微分A绝热线绝热线等温线等温线由于由于 1 1 ,所以绝热线要比,所以绝热线要比等温线陡一些。等温线陡一些。VpO第2页,此课件共36页哦绝热过程中绝热过程中,理想气体不吸收热量,系统减少的内能,等于其对外作,理想气体不吸收热量,系统减少的内能,等于其对外作功功。3.绝热过程中功的计算绝热过程中功的计算第3页,此课件共36页哦一定量氮气,其初始温度为一定量氮气,其初始温度为 300 K,压强为,压强为1atm。将其绝热。将其绝热压缩,使其体积变为初始体积的压缩,使其体积变为初始体积的1/5。
2、解解例例求求压缩后的压强和温度压缩后的压强和温度根据绝热过程方程的根据绝热过程方程的pV 关系,有关系,有根据绝热过程方程的根据绝热过程方程的TV 关系,有关系,有氮气是双原子分子氮气是双原子分子第4页,此课件共36页哦温度为温度为25,压强为,压强为1atm 的的1mol 刚性双原子分子理想气刚性双原子分子理想气体经等温过程体积膨胀至原来的体经等温过程体积膨胀至原来的3倍倍。(1)该过程中气体对外所作的功;该过程中气体对外所作的功;(2)若气体经绝热过程体积膨胀至原来的若气体经绝热过程体积膨胀至原来的3 倍倍,气体对外所,气体对外所 作的功。作的功。解解例例求求VpO(1)由等温过程可得由等
3、温过程可得(2)根据绝热过程方程,有根据绝热过程方程,有第5页,此课件共36页哦将热力学第一定律应用于绝热过程方程中,有将热力学第一定律应用于绝热过程方程中,有第6页,此课件共36页哦二二.多方过程多方过程满足这一关系的过程称为满足这一关系的过程称为多方过程多方过程(n 多方指数,多方指数,1n )可见可见:n 越大,越大,曲曲 线越陡线越陡根据根据多方过程多方过程 方程,有方程,有VpO多方过程方程多方过程方程多方过程曲线多方过程曲线第7页,此课件共36页哦功功 内能增量内能增量 热量热量摩尔热容摩尔热容多方过程中的功多方过程中的功内能内能 热量热量 摩尔热容的计算摩尔热容的计算第8页,此课
4、件共36页哦多方过程曲线与四种常见基本过程曲线多方过程曲线与四种常见基本过程曲线第9页,此课件共36页哦如图,如图,一容器被一可移动、无摩擦且一容器被一可移动、无摩擦且绝热的绝热的活塞分割成活塞分割成,两两部分。容器左端封闭且部分。容器左端封闭且导热导热,其他部分绝热。开始时在,其他部分绝热。开始时在,中各有温中各有温度为度为0,压强压强1.013105 Pa 的刚性双原子分子的理想气体。两的刚性双原子分子的理想气体。两部分的容积均为部分的容积均为36升升。现从容器左端缓慢地对现从容器左端缓慢地对中气体加热,中气体加热,使活塞缓慢地向右移动,直到使活塞缓慢地向右移动,直到中气体的体积变为中气体
5、的体积变为18升升为止。为止。(1)中气体末态的压强和温度。中气体末态的压强和温度。解解例例求求(1)中气体经历的是绝热过程,则中气体经历的是绝热过程,则(2)外界传给外界传给中气体的热量。中气体的热量。刚性双原子分子刚性双原子分子第10页,此课件共36页哦又又由理想状态方程得由理想状态方程得(2)中气体内能的增量为中气体内能的增量为中气体对外作的功为中气体对外作的功为第11页,此课件共36页哦根据热力学第一定律,根据热力学第一定律,中气体吸收的热量为中气体吸收的热量为第12页,此课件共36页哦 v 摩尔的单原子分子理想气体,经历如图的热力学过程摩尔的单原子分子理想气体,经历如图的热力学过程,
6、例例VpOV02V0p02p0在该过程中,放热和吸热的区域。在该过程中,放热和吸热的区域。解解求求从图中可以求得过程线的方程为从图中可以求得过程线的方程为将理想气体的状态方程将理想气体的状态方程代入上式并消去代入上式并消去 p,有有对该过程中的任一无限小的过程,有对该过程中的任一无限小的过程,有第13页,此课件共36页哦由热力学第一定律,有由热力学第一定律,有由上式可知由上式可知,吸热和放热的区域为,吸热和放热的区域为吸热吸热放热放热第14页,此课件共36页哦11.8 循环过程循环过程一一.循环过程循环过程如果如果循环是循环是准静态过程,在准静态过程,在PV 图上就构成一闭合曲线图上就构成一闭
7、合曲线如果物质系统的状态经历一系列的变化后,又回到了原状态,如果物质系统的状态经历一系列的变化后,又回到了原状态,就称系统经历了一个循环过程。就称系统经历了一个循环过程。系统(工质)对外所作的系统(工质)对外所作的净功净功1.循环循环VpO第15页,此课件共36页哦2.正循环、逆循环正循环、逆循环 正循环正循环(循环循环沿顺时针方向进行沿顺时针方向进行)逆循环逆循环(循环沿循环沿逆时针逆时针方向进行方向进行)(系统对外作功系统对外作功)Q1Q2abVpO根据热力学第一定律,有根据热力学第一定律,有(系统对外作负功系统对外作负功)正循环也称为热机循环正循环也称为热机循环逆循环也称为致冷循环逆循环
8、也称为致冷循环Q1Q2abVpO第16页,此课件共36页哦二二.循环效率循环效率在热机循环中,工质对外所作的功在热机循环中,工质对外所作的功A 与它吸收的热量与它吸收的热量Q1的比值,的比值,称为称为热机效率热机效率或循环效率或循环效率 一个循环中工质从冷库中吸取的热量一个循环中工质从冷库中吸取的热量Q2与外界对工质作所的功与外界对工质作所的功A 的比值,称为循环的的比值,称为循环的致冷系数致冷系数第17页,此课件共36页哦 1 mol 单原子分子理想气单原子分子理想气 体的循环过程如图所示。体的循环过程如图所示。(1)作出作出 p V 图图(2)此循环效率此循环效率解解例例求求cab6002
9、1ac1600300b2T(K)V(10-3m3)OV(10-3m3)Op(10-3R)(2)ab是等温过程,有是等温过程,有bc是等压过程,有是等压过程,有(1)p V 图图 第18页,此课件共36页哦ca是等体过程是等体过程循环过程中系统吸热循环过程中系统吸热循环过程中系统放热循环过程中系统放热此循环效率此循环效率第19页,此课件共36页哦逆向斯特林致冷循环的热力学循环原理如图所示,该循环由逆向斯特林致冷循环的热力学循环原理如图所示,该循环由四个过程组成,先把工质由初态四个过程组成,先把工质由初态A(V1,T1)等温压缩到等温压缩到B(V2 ,T1)状态,再等体降温到状态,再等体降温到C(
10、V2,T2)状态,然后经等温膨状态,然后经等温膨胀达到胀达到D(V1,T2)状态,最后经等体升温回到初状态状态,最后经等体升温回到初状态A,完,完成一个循环。成一个循环。该致冷循环的致冷系数该致冷循环的致冷系数解解例例求求在过程在过程CD中,工质从冷库吸取中,工质从冷库吸取的热量为的热量为在过程中在过程中AB中,向外界放出的中,向外界放出的热量为热量为ABCDVpO第20页,此课件共36页哦整个循环中外界对工质所作的功为整个循环中外界对工质所作的功为循环的致冷系数为循环的致冷系数为第21页,此课件共36页哦11.9 热力学第二定律热力学第二定律一一.热力学第二定律热力学第二定律由热力学第一定律
11、可知,热机效率不可能由热力学第一定律可知,热机效率不可能大于大于100%。那么。那么热机效率能否热机效率能否等于等于100%()呢?)呢?地球地球热机热机Q1A若热机效率能达到若热机效率能达到100%,则仅地球则仅地球上的海水冷却上的海水冷却1,所获得的功就所获得的功就相当于相当于1014t 煤燃烧后放出的热量煤燃烧后放出的热量单热源热机单热源热机(第二类永动机第二类永动机)是不可能的。是不可能的。热源热源热源热源第22页,此课件共36页哦1.热力学第二定律的开尔文表述热力学第二定律的开尔文表述不可能只从单一热源吸收热量,使之完全转化为功而不引起其它变化。不可能只从单一热源吸收热量,使之完全转
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