(8.2.4)--8-1-4循环过程.pdf

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1、第 8 章 热力学8.1 功 热量 热力学第一定律8.2 准静态过程8.6 循环过程8.7 卡诺循环8.4 热容8.5 绝热过程第8章 热力学 的内容8.8 热力学第二定律8.3 理想气体的等值过程8.1 功 热量 热力学第一定律8.2 准静态过程8.3 理想气体的等值过程8.6 循环过程8.7 卡诺循环8.4 热容8.5 绝热过程第8章 热力学 的内容8.8 热力学第二定律什么是热机？8.6 循 环 过 程热机就是将燃烧物质所获得的热量不断的转化为机械能的一种机械装置，也就是把无序能量转化为有序能量。人们一直在为提高热机的效率而努力，从理论上研究热机效率问题，一方面指明了提高效率的方向，另一

2、方面也推动了热学理论的发展。在热机工作过程中，工作物质经历的是循环过程，下面我们对此进行详细分析。1.循环过程1p系统或工作物质(简称工质)，经历一系列变化后又回到初始状态的整个过程叫循环过程，简称循环.0=E1)循环2)特征系统内能不变：3)分类（1）正循环；（2）逆循环0AoPVIII正循环0AoPVIII逆循环0A2.热机循环（正循环）1Q2QoPV021=AQQ热机效率：1221111QQQAQQQ=由热力学第一定律：Q1：吸收的总热量Q2：放出的总热量，取绝对值T2T1高温热源T1低温热源T2AQ1Q2P2P1V2V13.制冷循环（逆循环）o1p外界对系统做功：0=AA制冷系数：21

3、22QQQAQe=高温热源T1低温热源T2AQ1Q2Q2：吸收的总热量Q1：放出的总热量，取绝对值由热力学第一定律：得：210QQA=21QQA=0A PP2P1V2V1VT2T1Q2Q1例8-4 1mol氢气进行如图所示的循环过程，ab为绝热过程，bc为等压过程，ca为等体过程，V2/V1=2，求此循环的效率？（氢气分子看做刚性分子）解：ca为吸热过程：)(m,1caVTTCQ=bc为放热过程：)(m,2cbPTTCQ=cbTT2=baTVTV1211=(),m2111,m21()1111114.6%()2 212PbccVacccCTTTQQCTTVTTV=由绝热方程：得，循环效率：1V2

4、VacboPV由理想气体状态方程得：122cVT=例8-5 1mol 氦气经过如图所示的循环过程，其中 P2=2P1,V4=2V1,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,212TT=,413TT=142TT=1m,23m,232)(TCTTCQPP=1m,34m,342)(TCTTCQVV=1m,41m,41)(TCTTCQPP=1m,m,23121)2(TCCQQQPV+=+=1m,12m,12)(TCTTCQVV=1m,m,41342)2(TCCQQQVP+=+=循环效率：%3.15)2()2(111m,m,1m,m,12=+=TCCTCCQ

5、QPVVP141V4V231P2PPVo12Q34Q41Q23Q例8-6 右图为布瑞顿循环.12、34为绝热过程，23、41为等压过程，（1）证明：以各点温度表示的循环效率为；（2）以 rp=Pmax/Pmin表示此循环的压缩比，则其效率可表示为.取=1.40=1.40，则当rp=10时，效率是多少？1ppoV123441321TTTT=(1)/p11r=（1）证明：23为吸热过程：41为放热过程：1,m32()PQCTT=2,m41()PQCTT=得，循环效率：24113211QTTQTT=（2）解：12为绝热过程：111122PTPT=34为绝热过程：112314PTPT=(1)/12 P

6、TT r=(1)/43 PTT r=(1)/32P41(1)/3232P()1111TT rTTTTTTr=当=1.40=1.40，rp=10时：(1)/0.4/1.4P111148.2%10r=4.卡诺循环(1)卡诺正循环4322lnVVRTQ=由绝热方程：得：4312VVVV=循环效率：121211TTQQ=1pabcd1V4V2V3Vpo1T2T1Q两个等温过程：ab，cd两个绝热过程：bc，da,ln1211VVRTQ=一准静态循环过程中，工质只和两个恒温热库交换热量，这种循环称为卡诺循环。V由等温过程得：2Q111 124,TVTV=111223TVTV=思考题：在卡诺循环中，(1)

7、两条等温线下的面积是否相等？(2)两条绝热线下的面积是否相等？(2)卡诺逆循环2221212QQTeAQQTT=制冷系数：1pabcd1V4V2V3Vpo1T2T1Q两个等温过程：ba，dc两个绝热过程：cb，adV2Q例8-7 电冰箱放在20的房间，储物柜温度维持在5。每天有2.0107J的热量由房间传入冰箱内，若要维持冰箱内的温度不变，外界需要每天做多少功？功率是多少？设制冷机的制冷系数为卡诺制冷机制冷系数的55%。解：制冷系数2.1055.027829327855.055.0212=TTTee卡由制冷系数：AQe=2J102.0J2.10100.2772=eQAW23=tAP功率：得：例8-8 下图为逆向斯特林循环.12为等温压缩过程、34为等温膨胀过程，其他两过程为等体过程，求证此循环的制冷系数和逆向卡诺循环的制冷系数相等.（4 1过程从热库吸收的热量在23过程中又放回给热库，故不计入循环效率.）1p1V2Vpo1T2T1QV2Q1234解：制冷系数：12为放热过程：34为吸热过程：1222lnVQRTV=1112lnVQRTV=2221212QQTeAQQTT=