第8章 热力学第一定律及其应用PPT讲稿.ppt

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1、第8章 热力学第一定律及其应用第1页，共44页，编辑于2022年，星期一一、准静态过程一、准静态过程非常缓慢地压缩非常缓慢地压缩非常缓慢地压缩非常缓慢地压缩准准静静态态过过程程的的过过程程曲曲线线可可以以用用p-Vp-Vp-Vp-V图图图图来来来来描描描描述述述述，图图图图上上上上的的的的每每每每一一一一点点点点都都都都表表表表示示示示系系系系统的一个统的一个统的一个统的一个平衡态。平衡态。平衡态。平衡态。热力学过程：热力学过程：热力学过程：热力学过程：热力学系统的状态随热力学系统的状态随热力学系统的状态随热力学系统的状态随时间发生变化的过程。时间发生变化的过程。时间发生变化的过程。时间发生变

2、化的过程。准静态过程：准静态过程：准静态过程：准静态过程：如果状态变化过程进如果状态变化过程进如果状态变化过程进如果状态变化过程进行得非常缓慢，以至过程中的每一行得非常缓慢，以至过程中的每一行得非常缓慢，以至过程中的每一行得非常缓慢，以至过程中的每一个中间状态都近似于平衡态的过程，个中间状态都近似于平衡态的过程，个中间状态都近似于平衡态的过程，个中间状态都近似于平衡态的过程，又称又称又称又称“平衡过程平衡过程平衡过程平衡过程”。8.1 8.1 热力学第一定律热力学第一定律第2页，共44页，编辑于2022年，星期一二、准静态过程的功二、准静态过程的功功的几何意义：功的几何意义：功的几何意义：功的

3、几何意义：功在数值上等于功在数值上等于功在数值上等于功在数值上等于p p p pV V V V 图上图上图上图上过程曲线下的面积。过程曲线下的面积。过程曲线下的面积。过程曲线下的面积。注意：注意：注意：注意：功是过程量功是过程量功是过程量功是过程量第3页，共44页，编辑于2022年，星期一三、准静态过程的热量三、准静态过程的热量热量：热量：热量：热量：系统之间或系统与外界之间由于热相互作用系统之间或系统与外界之间由于热相互作用（或由于温度差），而传递的能量。（或由于温度差），而传递的能量。系统的质系统的质系统的质系统的质量量量量系统的系统的系统的系统的比热容比热容比热容比热容比热容比热容比热容

4、比热容c c c cx x x x：单位质量的物质温度升单位质量的物质温度升单位质量的物质温度升单位质量的物质温度升高高高高1K1K1K1K需要吸收的热量需要吸收的热量需要吸收的热量需要吸收的热量摩尔热容摩尔热容摩尔热容摩尔热容C C C Cx x x x：1 1molmolmolmol物质温度升高物质温度升高1K1K1K1K所需要吸收的热量所需要吸收的热量定义：定义：定义：定义：QQ吸热为正。吸热为正。吸热为正。吸热为正。第4页，共44页，编辑于2022年，星期一四、理想气体的内能四、理想气体的内能 内能内能：热力学系统的能量，它包括了分子热运热力学系统的能量，它包括了分子热运热力学系统的能

5、量，它包括了分子热运热力学系统的能量，它包括了分子热运动的动能和分子间相互作用的势能。动的动能和分子间相互作用的势能。动的动能和分子间相互作用的势能。动的动能和分子间相互作用的势能。理想气体的内能理想气体的内能理想气体的内能理想气体的内能 理想气体的内能是温度的单值函数，它是一个状理想气体的内能是温度的单值函数，它是一个状理想气体的内能是温度的单值函数，它是一个状理想气体的内能是温度的单值函数，它是一个状态量，只和始末两位置有关，与过程无关。态量，只和始末两位置有关，与过程无关。态量，只和始末两位置有关，与过程无关。态量，只和始末两位置有关，与过程无关。状态量状态量功与卡的关系：功与卡的关系：

6、功与卡的关系：功与卡的关系：第5页，共44页，编辑于2022年，星期一A-A-外界对系统作功为正，反之为负；外界对系统作功为正，反之为负；Q-Q-系统吸热为正，放热为负；系统吸热为正，放热为负；E E-系统内能增加为正，减少为负。系统内能增加为正，减少为负。内能增量内能增量外界对外界对系统作系统作功功A A吸热吸热Q Q五、热力学第一定律五、热力学第一定律其中：其中：第6页，共44页，编辑于2022年，星期一A-A-系统对外作功为正，反之为负。系统对外作功为正，反之为负。但在热功理论中，非常重视系统对外作功，故改为：但在热功理论中，非常重视系统对外作功，故改为：表述：系统从外界吸收热量其一部分

7、用来增加系统的表述：系统从外界吸收热量其一部分用来增加系统的内能，另一部分用来对外作功。内能，另一部分用来对外作功。对有限过程对有限过程：对微小过程对微小过程：注意：注意：1 1、包含热现象在内的能量守恒与转化定律；包含热现象在内的能量守恒与转化定律；2 2 2 2、指出第一类永动机是不可能实现的；、指出第一类永动机是不可能实现的；、指出第一类永动机是不可能实现的；、指出第一类永动机是不可能实现的；3 3 3 3、适用于、适用于、适用于、适用于任何热力学系统或热力学过程。任何热力学系统或热力学过程。第7页，共44页，编辑于2022年，星期一8.2 8.2 理想气体的等值过程理想气体的等值过程一

8、、等体过程一、等体过程热力学第一定律热力学第一定律:V V=常数常数热热热热源源QpV0T T2 2T T1 1ab特征特征特征特征等体过程中，系等体过程中，系统吸收的热量完统吸收的热量完全用来增加自身全用来增加自身的内能的内能等体吸热过程：等体吸热过程：Q Q00，E E E E2 2 2 2E E E E1 10000等体放热过程：等体放热过程：等体放热过程：等体放热过程：Q0000，E E2 2 2 2E E1 1 1 100第8页，共44页，编辑于2022年，星期一引入等体摩尔热容引入等体摩尔热容引入等体摩尔热容引入等体摩尔热容C C C CV,mV,mV,mV,m1 1molmol气

9、体在等体过程中温度升气体在等体过程中温度升高高1K1K时吸收的热量时吸收的热量当温度由当温度由当温度由当温度由T T T T1 1 1 1变为变为变为变为T T T T2 2 2 2时，吸收的热量为时，吸收的热量为时，吸收的热量为时，吸收的热量为对于一微小等体过程，内能增加量为对于一微小等体过程，内能增加量为对于一微小等体过程，内能增加量为对于一微小等体过程，内能增加量为第9页，共44页，编辑于2022年，星期一二、等压过程二、等压过程热源热源Qp pO OV VV V2 2V V1 12 21 1p p p p=常数常数常数常数特征：特征：特征：特征：等压过程的热力学第一定律等压过程的热力学

10、第一定律等压过程的热力学第一定律等压过程的热力学第一定律:第10页，共44页，编辑于2022年，星期一引入摩尔定压热容引入摩尔定压热容C Cp,mp,m1 1molmol气体在等压过程中温度气体在等压过程中温度升高升高dTdT时吸收的热量时吸收的热量迈耶公式迈耶公式-摩尔热容比摩尔热容比摩尔热容比摩尔热容比第11页，共44页，编辑于2022年，星期一 在常温及压强较低时，在常温及压强较低时，C CV,mV,m与与C CP,mP,m只与分子只与分子自由度有关：自由度有关：刚性分子刚性分子刚性分子刚性分子C C C CV,mV,m的数值的数值的数值的数值单原子单原子 双原子双原子 多原子多原子 刚

11、性分子刚性分子刚性分子刚性分子C C C CP,mP,mP,mP,m的数值的数值摩尔热容比摩尔热容比第12页，共44页，编辑于2022年，星期一等压过程系统的吸热：等压过程系统的吸热：等压过程系统内能的增量：等压过程系统内能的增量：等压过程系统作功：等压过程系统作功：第13页，共44页，编辑于2022年，星期一讨论讨论:等压膨胀过程等压膨胀过程2 2、等压压缩过程等压压缩过程等压压缩过程等压压缩过程：A A0000，T T2 2 2 2 T T1 1 1 1，即，即，即，即E E2 2E E1 100时，时，时，时，Q000 V V1 1或或或或A A0000，T2 2 2 2 T T1 1，

12、即，即，即，即E2 2-E1 1 1 100时，时，时，时，Q Q0000。3 3、等压过程中，等压过程中，A A A A与与与与E E E E始终同号始终同号始终同号始终同号 气体吸收的热量，一部分用于内能的增加，一部气体吸收的热量，一部分用于内能的增加，一部气体吸收的热量，一部分用于内能的增加，一部气体吸收的热量，一部分用于内能的增加，一部分用于对外作功。分用于对外作功。分用于对外作功。分用于对外作功。外界对气体作的功和内能的减少外界对气体作的功和内能的减少外界对气体作的功和内能的减少外界对气体作的功和内能的减少均转化为热量放出。均转化为热量放出。均转化为热量放出。均转化为热量放出。第14

13、页，共44页，编辑于2022年，星期一特征：特征：特征：特征：恒温大热源恒温大热源恒温大热源恒温大热源TQ Q三、等温过程三、等温过程p pV Vp p1 1p p2 2O OV V2 2V V1 1I IT T T T=常数常数常数常数等温过程的热力学第一定律等温过程的热力学第一定律等温过程的热力学第一定律等温过程的热力学第一定律:或或或或第15页，共44页，编辑于2022年，星期一等温过程系统作功和吸热：等温过程系统作功和吸热：等温过程系统内能的增量：等温过程系统内能的增量：讨论讨论:n等温膨胀过程等温膨胀过程：V V V V2 2 V V1 1或或或或p p1 1 1 1 p p2 2时

14、，时，时，时，Q Q Q Q0000。n n等温压缩过程等温压缩过程等温压缩过程等温压缩过程：V V V V2 2 2 2 V V V V1 1时，时，时，时，Q Q0000。等温膨胀过程等温膨胀过程 气体吸收的热量全部转化为气体吸收的热量全部转化为对外作功。对外作功。外界对气体作的功全部转化为热外界对气体作的功全部转化为热量放出。量放出。第16页，共44页，编辑于2022年，星期一p pV VO O O O.I I.绝热套绝热套绝热套绝热套定义：气体与外界无热量交换的变化过程。定义：气体与外界无热量交换的变化过程。定义：气体与外界无热量交换的变化过程。定义：气体与外界无热量交换的变化过程。特

15、征特征特征特征8.3 8.3 绝热过程绝热过程一、绝热过程方程一、绝热过程方程由热力学第一定律：由热力学第一定律：由热力学第一定律：由热力学第一定律：第17页，共44页，编辑于2022年，星期一由理想气体的状态方程由理想气体的状态方程两边微分两边微分两边微分两边微分(1)(1)(1)(1)、(2)(2)(2)(2)式消去式消去式消去式消去dTdT：即即即即或或或或第18页，共44页，编辑于2022年，星期一解得解得解得解得-绝热过程方程绝热过程方程绝热过程方程绝热过程方程由理想气体状态方程有由理想气体状态方程有由理想气体状态方程有由理想气体状态方程有绝热过程的功：绝热过程的功：绝热过程的功：绝

16、热过程的功：绝热过程内能增量：绝热过程内能增量：绝热过程内能增量：绝热过程内能增量：绝热过程的热力学第一定律：绝热过程的热力学第一定律：绝热过程的热力学第一定律：绝热过程的热力学第一定律：也可写为：也可写为：也可写为：也可写为：第19页，共44页，编辑于2022年，星期一及及n在绝热膨胀过程中，系统对外做功是以内能的减在绝热膨胀过程中，系统对外做功是以内能的减少为代价来完成的少为代价来完成的;n绝热膨胀绝热膨胀过程的同时过程的同时降温降压降温降压；绝热压缩过程；绝热压缩过程的同时升温升压。的同时升温升压。可知：可知：由绝热过程的功：由绝热过程的功：第20页，共44页，编辑于2022年，星期一等

17、温：等温：等温：等温：绝热绝热绝热绝热:等温线等温线绝热线绝热线等温线斜率：等温线斜率：比较两曲线交点比较两曲线交点比较两曲线交点比较两曲线交点A A A A处的斜率处的斜率处的斜率处的斜率二、绝热线和等温线二、绝热线和等温线绝热线斜率绝热线斜率:第21页，共44页，编辑于2022年，星期一n n等温过程：等温过程：等温过程：等温过程：V V V V的增加的增加的增加的增加压强压强压强压强p p p p下降下降n n绝热过程：绝热过程：V V V V的增加的增加的增加的增加+T T 的下降的下降的下降的下降 压强压强压强压强p p下降下降下降下降等温线绝热线n膨胀相同的体积绝热比等温压强下降得

18、快。膨胀相同的体积绝热比等温压强下降得快。结论：结论：结论：结论：绝热线在绝热线在绝热线在绝热线在A A A A点的斜率大于等温线在点的斜率大于等温线在点的斜率大于等温线在点的斜率大于等温线在A A A A点的斜率点的斜率点的斜率点的斜率物理意义解释：物理意义解释：第22页，共44页，编辑于2022年，星期一F各过程中功、热、内能的表达式各过程中功、热、内能的表达式F各状态时各状态时p p、V V、T T 的理想气体状态方程的理想气体状态方程F各过程各过程p p、V V、T T 的实验规律的实验规律利用热力学第一定律解利用热力学第一定律解题思路题思路F画出画出 p-Vp-V 图图第23页，共4

19、4页，编辑于2022年，星期一 例例例例1 1 1 1 气缸中储有气缸中储有气缸中储有气缸中储有M=3.210M=3.210-3-3-3-3kgkgkgkg的氧气，温度为的氧气，温度为2727O OC C C C，压强，压强，压强，压强为为为为1.0101.0101.0101.0105 5 5 5PaPaPaPa。若使它分别经过。若使它分别经过。若使它分别经过。若使它分别经过等温膨胀为原来体积的两倍；等温膨胀为原来体积的两倍；等温膨胀为原来体积的两倍；等温膨胀为原来体积的两倍；等压膨胀为原来体积的两倍。试求氧气在这两个过程中对外等压膨胀为原来体积的两倍。试求氧气在这两个过程中对外等压膨胀为原来

20、体积的两倍。试求氧气在这两个过程中对外等压膨胀为原来体积的两倍。试求氧气在这两个过程中对外所作的功、吸收的热量和内能的变化量（氧气的摩尔质量为所作的功、吸收的热量和内能的变化量（氧气的摩尔质量为所作的功、吸收的热量和内能的变化量（氧气的摩尔质量为所作的功、吸收的热量和内能的变化量（氧气的摩尔质量为3210321032103210-3-3kg/molkg/molkg/molkg/mol)。解：解：解：解：氧分子为双原子分子氧分子为双原子分子氧分子为双原子分子氧分子为双原子分子等等等等温温温温膨膨膨膨胀胀胀胀 =3210321032103210-3-3kg/molkg/molkg/molkg/mo

21、l第24页，共44页，编辑于2022年，星期一等压膨胀等压膨胀等压膨胀等压膨胀盖盖盖盖 吕萨吕萨吕萨吕萨克定律克定律克定律克定律根据热力学第一定律根据热力学第一定律或或或或第25页，共44页，编辑于2022年，星期一 例例例例2222压强为压强为压强为压强为1.0101.0101.0101.0105 5PaPa，体积为，体积为，体积为，体积为2.0102.0102.0102.010-3-3m m3 3 3 3的氩气，先等体升的氩气，先等体升的氩气，先等体升的氩气，先等体升压至压至压至压至2.0102.0102.0102.0105 5 5 5PaPa，后等温膨胀至体积为，后等温膨胀至体积为，后等

22、温膨胀至体积为，后等温膨胀至体积为4.0104.0104.0104.010-3-3-3-3m m m m3 3 3 3 ，最后再等，最后再等，最后再等，最后再等压膨胀至体积为压膨胀至体积为压膨胀至体积为压膨胀至体积为6.0106.0106.0106.010-3-3-3-3m m m m3 3。试求氩气在上述各过程中所作的。试求氩气在上述各过程中所作的。试求氩气在上述各过程中所作的。试求氩气在上述各过程中所作的功、吸收的热量和内能的变化量。功、吸收的热量和内能的变化量。功、吸收的热量和内能的变化量。功、吸收的热量和内能的变化量。解：解：解：解：氩分子为单原子分子氩分子为单原子分子氩分子为单原子分

23、子氩分子为单原子分子 ab ab，等体过程，等体过程，等体过程，等体过程第26页，共44页，编辑于2022年，星期一 bc bc bc bc，等温过程，等温过程，等温过程，等温过程 cd cd cd cd，等压过程，等压过程等温过程等温过程等温过程等温过程第27页，共44页，编辑于2022年，星期一 例例例例3333设设设设3.20kg3.20kg3.20kg3.20kg的氧气由态的氧气由态a a a a等体积变化到温度为等体积变化到温度为等体积变化到温度为等体积变化到温度为147147147147O O O OC C的态的态的态的态b b b b，其，其压强增加了压强增加了3/53/53/5

24、3/5倍；后由态倍；后由态倍；后由态倍；后由态b b b b等压变化到态等压变化到态等压变化到态等压变化到态c c c c，其体积减少到原来，其体积减少到原来，其体积减少到原来，其体积减少到原来的的的的1/31/31/31/3。试求氧气沿上述过程由。试求氧气沿上述过程由。试求氧气沿上述过程由。试求氧气沿上述过程由a a a a变化到变化到变化到变化到c c c c时吸收的热量、对外所时吸收的热量、对外所时吸收的热量、对外所时吸收的热量、对外所作的功和内能的变化。作的功和内能的变化。作的功和内能的变化。作的功和内能的变化。解：解：氧分子为双原子分子氧分子为双原子分子氧分子为双原子分子氧分子为双原

25、子分子用用用用p-Vp-Vp-Vp-V图上作功的意义求解。图上作功的意义求解。气体对外界气体对外界气体对外界气体对外界作负功作负功作负功作负功第28页，共44页，编辑于2022年，星期一内能的变化：内能的变化：等压过程等压过程等压过程等压过程则则则则内能减少内能减少气体放热气体放热气体放热气体放热等体过程等体过程等体过程等体过程第29页，共44页，编辑于2022年，星期一 例例44如图，对同一气体，如图，对同一气体，I I I I为绝热过程，那么为绝热过程，那么为绝热过程，那么为绝热过程，那么J J J J和和和和K K K K过程是吸过程是吸过程是吸过程是吸热还是放热热还是放热热还是放热热还

26、是放热?解：解：解：解：对对对对I I I I过程过程过程过程对对对对J J J J过程过程过程过程吸热吸热吸热吸热对对K K K K过程过程过程过程放热放热放热放热第30页，共44页，编辑于2022年，星期一一、循环过程一、循环过程循环过程：循环过程：循环过程：循环过程：系统经历一系列的变化过系统经历一系列的变化过程又回到初始状态的过程。程又回到初始状态的过程。n n循环特征：循环特征：循环特征：循环特征：经历一个循环过程后，经历一个循环过程后，经历一个循环过程后，经历一个循环过程后，内能不变。内能不变。内能不变。内能不变。8.4 8.4 循环过程循环过程净功：净功：净功：净功：结论：结论：

27、在任何一个循环过程中，系统所作的净功在数值在任何一个循环过程中，系统所作的净功在数值上等于上等于p-Vp-V图图上循环曲线所包围的面积。上循环曲线所包围的面积。膨胀过程膨胀过程A Am m压缩过程压缩过程A An n第31页，共44页，编辑于2022年，星期一Q Q Q Q2 2 2 2循环包括：循环包括：循环包括：循环包括：正循环正循环正循环正循环-热机热机逆循环逆循环逆循环逆循环-致冷机致冷机致冷机致冷机正循环逆循环二、循环效率二、循环效率 正循环1 1 1 1、正循环、正循环、正循环、正循环Q Q Q Q1 1 1 1A A高温热源高温热源低温热源低温热源工质工质F F工工工工质质质质从

28、从从从某某某某些些些些高高高高温温温温热热热热源源源源吸吸吸吸热热热热 Q Q Q Q1 1，向向向向某某某某些些些些低低低低温温温温热热热热源源源源放放放放热热热热 Q Q Q Q2 2 2 2，对外作功对外作功对外作功对外作功 A A A A。热机进行热功转换热机进行热功转换的媒介物质的媒介物质工质净吸热工质净吸热工质对外作净功工质对外作净功工质对外作净功工质对外作净功第32页，共44页，编辑于2022年，星期一热热机机效效率率：一一次次循循环环过过程程中中，工工质质对对外外作作的的净净功功A A A A占占从从高高温温热热源源吸吸收热量收热量Q Q Q Q1 1 1 1的比例，即的比例，

29、即的比例，即的比例，即说明：说明：n Q Q1 1 1 1包括整个循环过程中吸收的热量（即总吸热）；包括整个循环过程中吸收的热量（即总吸热）；n Q2 2包括整个循环过程中放出的热量（即总放热）。包括整个循环过程中放出的热量（即总放热）。包括整个循环过程中放出的热量（即总放热）。包括整个循环过程中放出的热量（即总放热）。正循环第33页，共44页，编辑于2022年，星期一逆循环2 2、逆循环、逆循环Q Q Q Q1 1 1 1A AQ Q Q Q2 2 2 2高温热源高温热源低温热源低温热源工质工质工质净吸热工质净吸热工质净吸热工质净吸热外界对工质作功外界对工质作功外界对工质作功外界对工质作功F

30、 F致冷系数：致冷系数：致冷系数：致冷系数：从低温热源从低温热源从低温热源从低温热源吸收的热量吸收的热量吸收的热量吸收的热量Q Q2 2与外界对工与外界对工与外界对工与外界对工质作的正功质作的正功质作的正功质作的正功A A之比之比之比之比第34页，共44页，编辑于2022年，星期一n工质为理想气体，只和两个恒温热库交换热工质为理想气体，只和两个恒温热库交换热量的准静态循环。量的准静态循环。三、卡诺循环及其效率三、卡诺循环及其效率n n由两个等温过程和由两个等温过程和两个绝热过程组成两个绝热过程组成的循环的循环等温压缩过程等温压缩过程绝热膨胀过程绝热膨胀过程绝热压缩过程绝热压缩过程等温膨胀过程等

31、温膨胀过程第35页，共44页，编辑于2022年，星期一Q Q1 1Q Q2 2cdcdcdcd：向低温热源向低温热源向低温热源向低温热源T T T T2 2 2 2放热放热放热放热Q Qcdcdcdcdab：从高温热源从高温热源T T1 1吸热吸热Q Qababbcbc和和dada：低温热源低温热源T T2 2高温热源高温热源T T1 1F效率：效率：效率：效率：F热量交换：热量交换：第36页，共44页，编辑于2022年，星期一由绝热过程方程有：由绝热过程方程有：由绝热过程方程有：由绝热过程方程有：Q1Q2第37页，共44页，编辑于2022年，星期一结论：结论：卡诺循环效率：卡诺循环效率：卡诺

32、循环效率：卡诺循环效率：1 1 1 1）卡诺循环的效率仅仅由两热源的温度决定，且有卡诺循环的效率仅仅由两热源的温度决定，且有卡诺循环的效率仅仅由两热源的温度决定，且有卡诺循环的效率仅仅由两热源的温度决定，且有2 2 2 2）给出了提高热机效率的途径，即只与两热源温差有关，给出了提高热机效率的途径，即只与两热源温差有关，给出了提高热机效率的途径，即只与两热源温差有关，给出了提高热机效率的途径，即只与两热源温差有关，与工作物质无关。与工作物质无关。与工作物质无关。与工作物质无关。3 3 3 3）指出了热机效率的极限，即永远小于指出了热机效率的极限，即永远小于指出了热机效率的极限，即永远小于指出了热

33、机效率的极限，即永远小于1 1 1 1。4 4 4 4）对卡诺逆循环，同样可求制冷系数为对卡诺逆循环，同样可求制冷系数为第38页，共44页，编辑于2022年，星期一根根根根据据据据内内内内能能能能、热热热热量量量量、功功功功的的的的计计计计算算算算式式式式和和和和热热热热力力力力学学学学第第第第一一一一定定定定律律律律，计计计计算算算算出出出出循循循循环环环环过过过过程程程程中中中中吸吸吸吸热热热热、放放放放热热热热和和和和做做做做功的值；功的值；功的值；功的值；对对于于致致冷冷循循环环中中，要要明明确确致致冷冷对对象象（可可以以在在不不止止一一个个对对象象中中吸吸热热），Q Q2 2是是指指

34、从从要要致冷的对象中吸收的总热量致冷的对象中吸收的总热量对于卡诺循环，根据高温和低温热源温对于卡诺循环，根据高温和低温热源温度计算度计算热机循环效率和致冷机致冷系数解题思路热机循环效率和致冷机致冷系数解题思路画画画画出出出出循循循循环环环环过过过过程程程程的的的的p p-V V V V 图图，弄弄清清工工质质在在各各过过程中吸热、放热及做功的情况；程中吸热、放热及做功的情况；第39页，共44页，编辑于2022年，星期一 例例例例11111 1molmol氧气作如图循环，图中氧气作如图循环，图中氧气作如图循环，图中氧气作如图循环，图中V V V V1 1=22.410=22.410=22.410

35、=22.410-3-3m m m m3 3 3 3，V V V V2 2 2 2=44.810=44.810=44.810=44.810-3-3-3-3m m m m3 3 3 3，p p p p2 2 2 2=1.01310=1.01310=1.01310=1.013105 5 5 5PaPaPaPa，ABABABAB为等温过程，为等温过程，为等温过程，为等温过程，BCBCBCBC为为为为等压过程，等压过程，等压过程，等压过程，CA CA CA CA 为等体过程。为等体过程。为等体过程。为等体过程。解：解：解：解：试求：试求：试求：试求：该循环的效率；该循环的效率；该循环的效率；该循环的效率

36、；该循环中，该循环中，该循环中，该循环中，哪一个状态的温度最高？哪一个状态的哪一个状态的温度最高？哪一个状态的哪一个状态的温度最高？哪一个状态的哪一个状态的温度最高？哪一个状态的温度最低？温度最低？温度最低？温度最低？说明在上述最高温度和最说明在上述最高温度和最说明在上述最高温度和最说明在上述最高温度和最低温度之间作怎样的循环其效率将最高低温度之间作怎样的循环其效率将最高低温度之间作怎样的循环其效率将最高低温度之间作怎样的循环其效率将最高？(1)(1)(1)(1)ABABABAB，等温膨胀过程，等温膨胀过程，等温膨胀过程，等温膨胀过程吸热吸热吸热吸热第40页，共44页，编辑于2022年，星期一

37、B CB C，等压压缩过程，等压压缩过程放热放热放热放热C AC A，等体过程，等体过程吸热吸热吸热吸热总吸热总吸热总放热总放热循环效率循环效率循环效率循环效率第41页，共44页，编辑于2022年，星期一(2)(2)(2)(2)温度最低温度最低温度最低温度最低(3)(3)(3)(3)由于在两热源之间，卡诺热机的效率最高，则由于在两热源之间，卡诺热机的效率最高，则由于在两热源之间，卡诺热机的效率最高，则由于在两热源之间，卡诺热机的效率最高，则温度最高温度最高温度最高温度最高第42页，共44页，编辑于2022年，星期一 例例例例2222夏夏夏夏季季季季使使使使用用用用空空空空调调调调器器器器使使使

38、使室室室室内内内内保保保保持持持持凉凉凉凉爽爽爽爽，须须须须将将将将热热热热量量量量以以以以2000Js2000Js2000Js2000Js-1-1-1-1的的散散热热功功率率吸吸走走排排至至室室外外，设设室室温温为为27272727 ，室室室室外外外外为为为为37373737，求空调器压缩机所需的最小功率。，求空调器压缩机所需的最小功率。冬冬冬冬天天天天使使使使用用用用空空空空调调调调器器器器使使使使室室室室内内内内保保保保持持持持温温温温暖暖暖暖，设设设设室室室室外外外外温温温温度度度度为为为为-3-3-3-3 ，室室室室内内内内温温温温度度度度须须须须保保保保持持持持在在在在272727

39、27，仍仍用用上上面面所所给给的的空空调调器器压压缩缩机机的功率，则每秒传入室内的热量是多少？的功率，则每秒传入室内的热量是多少？解：解：(1)(1)致冷机致冷机致冷机致冷机最小功率，即用最少的功传最多的热量最小功率，即用最少的功传最多的热量最小功率，即用最少的功传最多的热量最小功率，即用最少的功传最多的热量此空调器为卡诺致冷机此空调器为卡诺致冷机此空调器为卡诺致冷机此空调器为卡诺致冷机已知：已知：已知：已知：低温低温低温低温(室内室内室内室内)高温高温(室外室外)此空调器的致冷系数此空调器的致冷系数此空调器的致冷系数此空调器的致冷系数从低温从低温从低温从低温(室内室内室内室内)吸走热量吸走热

40、量吸走热量吸走热量 第43页，共44页，编辑于2022年，星期一又，空调器的致冷系数又，空调器的致冷系数空调器压缩机所作的功空调器压缩机所作的功（2 2）热泵）热泵已知：已知：低温低温低温低温(室外室外室外室外)高温高温高温高温(室内室内室内室内)从低温吸走热量为从低温吸走热量为从低温吸走热量为从低温吸走热量为Q Q Q Q2 2 则，此热泵的致冷系数则，此热泵的致冷系数又，致冷系数又，致冷系数此空调器压缩机的功此空调器压缩机的功此空调器压缩机的功此空调器压缩机的功率为率为率为率为66.7W66.7W66.7W66.7W则，传入室内则，传入室内则，传入室内则，传入室内(高温高温高温高温)的热量的热量的热量的热量第44页，共44页，编辑于2022年，星期一