绝热过程循环过程
循环过程：系统经过一系列状态变化过程以后,又回到原来状态的过程。 循环特征：系统经历一个循环之后,内能
在上述高温压缩气体中，用电火花或其他方式引起气
体燃烧爆炸，气体压强随之骤增，由于爆炸时间短促，
活塞在这一瞬间移动的距离极小，这 p
近似是个等体过程（图中过程cd）。
d
这一巨大的压强把活塞向右推动而作
功，同时压强也随着气体的膨胀而降 c 低，爆炸后的作功过程可看成一绝热
e
过程（图中过程de）。
p0
a
b
(1)吸入燃料过程
气缸开始吸入汽油蒸气及
c
助燃空气，此时压强约等于
e
1.0105Pa ，这是个等压过程
p0
a
b
（图中过程ab）。
O
V0
VV
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(2)压缩过程
活塞自右向左移动，将已吸入汽缸内的混合气体加以
压缩，使之体积减小，温度升高，压强增大。由于压缩较
快，汽缸散热较慢，可看作一绝热过程（图中过程bc）。 (3)爆炸、作功过程
亦即
Te
Td
Tb
Tc
V0 V
1
p
d
1
1
1
1 1
1
V V0
r
c
e
式中r= V/V0叫做压缩比。
p0
a
O
V0
b VV
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计算表明，压缩比愈大，效率愈高。汽油内燃机
的压缩比不能大于7，否则汽油蒸气与空气的混合气 体在尚未压缩至c点时温度已高到足以引起混合气体
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例题6-5 内燃机的循环之一——奥托循环。内燃机利 用液体或气体燃料,直接在气缸中燃烧,产生巨大的压 强而作功。内燃机的种类很多,我们只举活塞经过四 个过程完成一个循环(如图)的四动程汽油内燃机(奥 托循环)为例。说明整个循环中各个分过程的特征,并 计算这一循环的效率。
第4节理想气体绝热过程
绝热膨胀过程，V ， n ， T ， P
1
方法 1、 Q 0
E
i 2
R(T2
T1 )
=
i 2
(P2V2
P1V1 )
A E
=
i 2
R(T2
T1 )
，
=
i 2
(P1V1
P2V2
)
方法 2、 Q 0
P (P1,V1,T1 ) (P2 ,V2 ,T2 )
RT2
ln
Байду номын сангаас
Vc Vd
A
Q放 Q吸
RT1
ln
Vb Va
RT2
ln
Vc Vd
w T2 T1 T2
c(Vc ,T2 ) V
4
T1 固定， T2 ， w
如
T1
300K
， T2
270K
，
w
270 300 270
9
T2
250K
，
w
250 300 250
5
T2
100K
Q放 A
致冷系数： w Q吸 = Q吸
Q吸
A Q放 Q吸
注意：分子上的 Q吸 只计算从低温冷库吸取的热量 分母上的 Q吸 要计算全部吸热 0 1，w 0
3
三、 卡诺循环：准静态循环，理想气体，两个等温+两个绝热过程
T1 T2
P a(Va ,T1 ) Q吸
Q吸
b(Vb ,T1 )
Q吸 d
ab ： TaVa 1 TbVb 1
绝热过程循环过程卡诺循环
p2
p0
(V0 V2
)
2.674105 Pa
又
p1 p2 2.674105 Pa
由理想状态方程得
T1
p1V1 p0V0
T0
1.081103 K
(2)Ⅰ中气体内能的增量为
E1
CV (T1
5 2
(
p1V1
T0 )
5 2
R(T1
T0 )
p0V0 ) 2.69104 J
dp dV 0
pV
利用上式和状态方程可得
pV C1
TV 1 C2
p 1T C3
2. 过程曲线
p
pV C1
微分
pV C2
dp p
dV V dp p dV V
由于 ＞1 ，所以绝热线要比
等温线陡一些。
O
绝热线
A 等温线
V
3. 绝热过程中功的计算
如果循环是准静态过程，在P–V 图上就构成一闭合曲线
p
E 0
A dA 闭合曲线包围的面积
系统（工质）对外所作的净功
Ⅰ·
Ⅱ·
O
V
2. 正循环、逆循环
· p Ⅰ
·正循环(循环沿顺时针方向进行)
Q1 Q1 a
A A1 A2 0
（系统对外作功） 正循环也称为热机循环
b
A
Q2Q2
(2) 此循环效率
解 (1) pV 图
(2) ab是等温过程，有
Qab
A
RT
ln Vb Va
600R ln 2
bc是等压过程，有
绝热过程循环过程
例1 设有 5 mol 的氢气，最初的压强为 1.013105 Pa 温度为 20 ，求在下列过程中，把氢气压缩为原体积的 1/10 需作的功: 1）等温过程，2）绝热过程 . 3）经这 两过程后，气体的压强各为多少？
p
p2
2 T2
p2' T2' T1 Q 0
p1
2'
T1
T 常量 1
*循环工作的物质称为工作物质，简称工质。
*特点：E=0
*若循环的每一阶段都是准静态过程，则此循环 可用p-V 图上的一条闭合曲线表示。
*沿顺时针方向进行的循环称为正循环。 沿反时针方向进行的循环称为逆循环。
正循环
工质在整个循环过程中对外作
pA
的净功数值等于曲线所包围的面积。
整个循环过程
工质从外界吸收热量的总和为Q1 放给外界的热量总和为Q2
二、 自由膨胀 特点：迅速 来不及与外界交换热量 则Q = 0 非静态过程 无过程方程 办法：只能靠普遍的定律（热律）
绝热热律
dW dE
W ΔE
自由膨胀 因为自由膨胀
V2
2 能量
V2
守恒
所以系统对外不作功
即
W 0
由 W ΔE
得
E 0
理气 T 0 状态方程 P
(
dp dV
)
a
pA VA
等温过程曲线的斜率
pV 常量
pdV Vdp 0
(
dp dV
)T
pA VA
３．绝热过程: 特征：dQ=0
热一律 dW dE 0
dW dE
dE
m M
CV
,mdT
理想气体的绝热过程
4
1
3
2
V
3
2
mol
1-2为绝热压缩过程
P
3
2
绝热线
V T V T
1 1
2 1 1
2
V V
1
2
1
1
T T
T T
4
1
2
3-4为绝热膨胀过程
a 吸气 排气
o
V1 V2
1
V
V T V T
1 1
1 3 2
4
1
V V
p1 o
a
b
d
V
V1 2V1 3 3 Qbc CV (Tc Tb ) R(Tc Tb ) ( pcVc pbVb ) 3 p1V1 2 2 11 Qcd 0
Q
abcd
2
pV
1
1
方法二：对abcd整个过程应用热力学第一定律： p
Qabcd Aabcd Ead
4-5
一、绝热过程
理想气体的绝热过程
系统不与外界交换热量的过程。 dQ dE pdV dQ 0 , pdV dE
V2
V1
M pdV CV ( T2 T1 ) M mol
绝热过程中系统对外做功全部是以系统内能 减少为代价的。 气体绝热自由膨胀 绝热方程 Q=0， W=0，△E=0 pV 恒量
c
a b d V1 2V1 V
M RT 又根据物态方程 pV M mol
Ta Td
p1V1 Td Ta R
p pcVc 4 p1V1 Tc 4Ta R R 2p1 1 1 再根据绝热方程 TcVc TdVd
热力学循环图解
热力学循环图解热力学循环是热力学中一个重要的概念，它描述了能量在一个系统中的转换和传递过程。
通过热力学循环的图解，我们可以更直观地理解和分析不同热力学循环的性质和特点。
本文将通过图解的方式，介绍几种常见的热力学循环，包括卡诺循环、布雷顿循环和奥特曼循环。
一、卡诺循环卡诺循环是一个理想的热力学循环，它由两个等温过程和两个绝热过程组成。
在图解中，我们用P-V图（压力-体积图）表示卡诺循环。
首先，从状态A开始，系统经历一个等温膨胀过程，沿着等温线扩大体积，到达状态B。
在这个过程中，系统从热源吸收热量Q1，对外界做功W1。
接着，系统经历一个绝热膨胀过程，沿着绝热线膨胀，到达状态C。
在这个过程中，系统不与外界交换热量，对外界做功W2。
然后，系统经历一个等温压缩过程，沿着等温线减小体积，到达状态D。
在这个过程中，系统向冷源释放热量Q2，对外界做负功-W3。
最后，系统经历一个绝热压缩过程，沿着绝热线压缩，回到初始状态A。
在这个过程中，系统不与外界交换热量，对外界做负功-W4。
卡诺循环的效率可以表示为：η = (Q1-Q2) / Q1 = 1 - (Q2/Q1)其中，Q1表示从热源吸收的热量，Q2表示向冷源释放的热量。
根据热力学第一定律，热量守恒，即Q1 = W1 + W2，Q2 = W3 +W4。
因此，卡诺循环的效率可以改写为：η = 1 - (W3 + W4) / (W1 + W2)卡诺循环的特点是效率最高，它是理想热机的上限。
但是，在实际应用中，由于存在摩擦、传热损失等非理想因素，实际热机的效率往往低于卡诺循环的效率。
二、布雷顿循环布雷顿循环是一种常用的蒸汽动力循环，广泛应用于发电厂和热能利用系统中。
在图解中，我们使用T-s图（温度-熵图）表示布雷顿循环。
布雷顿循环包括四个过程：压缩、加热、膨胀和冷却。
首先，从状态1开始，蒸汽经过压缩过程，到达状态2。
在这个过程中，蒸汽被压缩，温度和压力升高。
然后，蒸汽经过加热过程，到达状态3。
卡诺循环的四个过程公式
卡诺循环的四个过程公式卡诺循环是热力学中一个重要的循环过程，用来描述热机的理想工作原理。
它由四个过程组成，分别是绝热膨胀、等温膨胀、绝热压缩和等温压缩。
下面将详细介绍卡诺循环的四个过程和相应的公式。
1. 绝热膨胀（ADIABATIC EXPANSION）绝热膨胀过程是指在不与外界交换热量的情况下，系统从高温状况下膨胀至低温状态。
这一过程中系统不进行热传导和热交换，只进行功的转换。
根据理想气体状态方程PV^γ = 常数（γ为比热容比），绝热过程的理想气体功公式为：W_ad = (P_1V_1 - P_2V_2)/(γ - 1)其中， W_ad 表示绝热过程所做的功, P_1 和 V_1 表示初始状态下的压力和体积，P_2 和 V_2 表示终态下的压力和体积。
2. 等温膨胀（ISOCHORIC EXPANSION）等温膨胀过程是指在恒温条件下，系统从高温状态膨胀至低温状态。
这一过程中系统与外界交换热量，但不进行功的转换。
根据理想气体状态方程 PV = nRT，等温过程中热量 Q 的转移公式为：Q = nRΔTln(V_2/V_1)其中， Q 表示等温过程中的热量转移量， n 表示气体的摩尔数， R 表示理想气体常数，ΔT 表示温度差， V_1 和 V_2 表示初始状态下的体积和终态下的体积。
3. 绝热压缩（ADIABATIC COMPRESSION）绝热压缩过程是指在不与外界交换热量的情况下，系统从低温状态进行压缩至高温状态。
与绝热膨胀相似，绝热压缩过程中也不进行热传导和热交换，只进行功的转换。
绝热过程的理想气体功公式与绝热膨胀过程相同。
W_ad = (P_2V_2 - P_1V_1)/(γ - 1)其中， W_ad 表示绝热过程所做的功, P_1 和 V_1 表示初始状态下的压力和体积，P_2 和 V_2 表示终态下的压力和体积。
4. 等温压缩（ISOCHORIC COMPRESSION）等温压缩过程是指在恒温条件下，系统从低温状态压缩至高温状态。
卡诺循环的四个过程公式
卡诺循环的四个过程公式卡诺循环是理想热力循环的一种，可以最大程度地利用热能转化为功。
它由四个过程组成：绝热压缩、等温热量吸收、绝热膨胀和等温热量放出。
下面将分别介绍这四个过程的公式。
1. 绝热压缩过程公式:在卡诺循环的绝热压缩过程中，热机工质从高温热源吸收的热量全部被转化为内能增加，而体积减小。
根据绝热过程的定律，可以得到绝热压缩过程的公式：$$PV^γ = 常数$$其中，P表示压力，V表示体积，γ表示绝热指数，是热机工质的绝热过程特性之一，它与工质的性质有关。
2. 等温热量吸收过程公式:在卡诺循环的等温热量吸收过程中，热机工质从高温热源吸收热量，同时保持温度不变。
根据热力学理论，等温过程的状态方程为：$$PV = 常数$$其中，P表示压力，V表示体积。
在等温过程中，工质的内能增加，但体积保持不变。
3. 绝热膨胀过程公式:在卡诺循环的绝热膨胀过程中，热机工质从低温热源吸收的热量全部被转化为对外做功，同时体积增大。
根据绝热过程的定律，可以得到绝热膨胀过程的公式：$$PV^γ = 常数$$其中，P表示压力，V表示体积，γ表示绝热指数，绝热过程下其值仍为一定常数。
4. 等温热量放出过程公式:在卡诺循环的等温热量放出过程中，热机工质向低温热源放出热量，同时保持温度不变。
根据热力学理论，等温过程的状态方程为：$$PV = 常数$$其中，P表示压力，V表示体积。
在等温过程中，工质的内能减少，但体积保持不变。
通过对这四个过程的描述和公式的介绍，我们可以看出卡诺循环是一个高效利用热量转化为功的理想循环。
通过合理地设计和选择工质，在实际应用中可以提高能源的利用效率。
然而，实际情况下存在着各种能量损失和循环效率的限制，因此在实际应用中，需要综合考虑热机工质的性质和工作条件，进行系统的优化设计。
综上所述，卡诺循环的四个过程分别是绝热压缩、等温热量吸收、绝热膨胀和等温热量放出。
通过相应的公式，我们可以描述和计算这些过程中的物理量。
热力学中的循环过程：卡诺循环与热机效率的分析
热力学是研究能量转化与传递的科学学科，而循环过程是热力学中的一个重要概念。
卡诺循环是循环过程中一种理想的热机循环，它是由法国工程师尼古拉·卡诺在19世纪提出的。
卡诺循环的理论基础是热机效率，它是衡量热机转化热能为机械能能力的指标。
本文将从卡诺循环的原理和热机效率的分析两方面来探讨热力学中的循环过程。
首先，我们先了解一下卡诺循环的原理。
卡诺循环是由两个等温过程和两个绝热过程构成的循环过程。
在卡诺循环中，工作物质会依次经历以下四个过程：等温膨胀、绝热膨胀、等温压缩和绝热压缩。
在等温过程中，燃料与外界保持恒定的温度，吸收热量或者释放热量。
绝热过程中，燃料与外界隔绝，无热量交换。
卡诺循环的一个重要特点是其能量转化是可逆的，热量能够完全转化为机械能。
这也是卡诺循环被称为理想循环的原因。
接下来，我们来分析卡诺循环的热机效率。
热机效率是衡量热机能力的重要参数。
在卡诺循环中，热机效率可以通过工作物质在等温过程中吸收的热量和发生的功做比来计算。
热机效率（η）等于1减去低温热源温度（Tc）与高温热源温度（Th）的比值。
即η = 1 - Tc/Th。
从这个公式可以看出，热机效率与高温热源温度和低温热源温度之间的差异有关。
热机效率越高，说明热机吸收的热量转化为功的能力越强。
热机效率的计算公式显示，只要提高高温热源的温度，或者降低低温热源的温度，就可以提高热机效率。
但是，根据卡诺定律的限制，没有任何热机能够超过卡诺循环的效率。
这是因为卡诺循环是一个理想循环，它的能量转化是完全可逆的。
在实际应用中，很难达到卡诺循环的效率。
这就是为什么很多实际热机的效率要低于理论值的原因。
除了热机效率，卡诺循环还具有其他重要的性质。
例如，卡诺循环是一个可逆过程，它的能量转化是没有损失的。
在卡诺循环中，燃料与外界没有摩擦和热交换，不会产生能量损失。
此外，卡诺循环是一个周期性循环过程，可以不断地重复进行。
这使得卡诺循环在实际应用中具有广泛的应用。
大学物理第二十五讲 绝热过程、多方过程、循环过程、卡诺循环
C p ,m
c a，绝热过程。
Qca 0
循环效率
p p2
a
Q2 1 Q1 1 | Qp | QT 8ln 4 1 1/ 7(4 4 )
p1
c
Va Vc
b
Vb V
o
21
例：效率为20%的热机的机械功率为1GW。求: 1.热机 工作时吸热和放热的速率；2.若热机吸热和放热是分 别在5ºC和25ºC的表层和深层的海水间完成的，则吸 热时每秒需要多少海水?（设海水比热 c = 4.18kJ/kgK）
热机
Q2
A
U 0, A Q1 Q2
p
低温热源T2
Q1
p
a
b
Q2
A
V
o
o
d
V1
c
V2
V
10
热机效率
●在循环过程中，热机对外做的静功与吸收的热 量之比。
A Q1 Q2 Q2 1 Q1 Q1 Q1
p
♠效率反映一个循环中吸收的 热量有多少转化为有用的功。 ♠一般情况，不同的工作物质 具有不同的效率。
5. n : V c, Cn CV ,m —等容过程 pV n c p1/ nV c
证明
n V c 等容
8
§12-7 循环过程、卡诺循环
♠热力学理论的发展与热机的研制和使用密切相关。
♠热机就是不断把热量转换为机械功的装置。
♠热机中用于吸热做功的物质叫工作物质。
2.理想气体的绝热过程方程 绝热过程
AQ dU pdV CV ,m dT
pV RT pdV Vdp RdT
状态方程
两式消去 dT 得
绝热过程循环过程课件
感谢观 看
THANKS
成本和维护难度。
06
案例研究：某具体绝热过 程循环过程的实现与应用
案例一：某新型制冷技术的绝热过程循环过程
要点一
总结词
要点二
详细描述
该案例介绍了某新型制冷技术如何通过绝热过程循环实现 高效制冷。
该新型制冷技术采用了一种特殊的绝热过程循环，通过精 确控制制冷剂的流动和状态变化，实现了高效、快速的制 冷效果。该循环过程包括压缩、冷凝、膨胀和蒸发四个主 要阶段，每个阶段都有独特的设计和操作方式，以最大化 制冷效率。
绝热过程循环过程 课件
目 录
• 绝热过程循环过程的挑战与解决
目 录
• 未来绝热过程循环过程的发展趋 • 案例研究：某具体绝热过程循环
01
绝热过程循环过程概述
定义与特点
定义
绝热过程循环过程是指在封闭系统中，工质在循环过程中与外界不发生热交换 的过程。
特点
在绝热过程中，工质的状态变化与外界无关，不与外界交换热量，因此系统内 的温度、压力等状态参数的变化完全由工质内部能量的转换和利用决定。
技术难题与解决方案
01
02
03
热能传递技术
研发高效热能传递技术， 提高热能利用率，减少能 源浪费。
温度控制技术
研究温度稳定控制技术， 实现绝热过程中温度的稳 定控制。
环保材料
开发环保型绝热材料，减 少对环境的负面影响。
05
未来绝热过程循环过程的 发展趋势
更高效的绝热材料
总结词
随着科技的发展，更高效的绝热材料不断涌现，为绝热过程循环过程的优化提供了有力 支持。
绝热过程循环过程的重要性
提高能源利用效率
促进新能源技术的发展
热学篇等温过程绝热过程卡诺循环
热学篇等温过程绝热过程卡诺循环热学篇——等温过程、绝热过程与卡诺循环热学是物理学的一个重要分支，研究热量与能量之间的转化关系。
在热学中，等温过程、绝热过程以及卡诺循环是三个基本概念，它们对于理解能量传递与热力学效率至关重要。
一、等温过程等温过程是指在恒定温度下进行的过程。
在等温过程中，系统与外界之间发生热量交换，但系统内部温度保持不变。
根据热力学第一定律，等温过程中的热量变化等于系统对外界所做的功变化。
这一过程在P-V图上表现为与等温线平行的曲线。
等温过程的实际例子有很多，比如烧开水的过程中，水的温度保持在正常沸点100℃，加热食物时，温度维持在适宜的高温等等。
二、绝热过程绝热过程是指在过程中系统与外界不发生热量交换的过程。
在绝热过程中，系统对外界做功或从外界接受功，能量仅通过功的方式进行转移，系统内部温度发生变化。
根据热力学第一定律，绝热过程中的热量变化等于零。
在P-V图上，绝热过程表现为陡峭的曲线。
绝热过程广泛应用于实际生活和工业工程中。
例如，气体在一个绝热容器中的压缩或膨胀过程，发动机的工作过程，以及空调系统的压缩过程等。
三、卡诺循环卡诺循环是一个理论上的热力学循环，用来描述热能转化的最高效率。
卡诺循环由两个等温过程和两个绝热过程组成。
在卡诺循环中，工作物质从高温热源吸收热量，在等温膨胀过程中对外界做功，然后进入低温热源释放热量，在等温压缩过程中对外界做负功。
卡诺循环的一个重要特点是，其循环效率最高，可以达到理论上的最大热力学效率。
这一点与实际工程中的热力学循环有很大差距，但卡诺循环提供了一个标准，使我们能够评估各种热力学循环的性能以及系统的效率。
结语热学中的等温过程、绝热过程与卡诺循环是我们理解能量传递、热力学效率以及热力学循环的基础概念。
通过研究和了解这些概念，我们可以更好地理解和应用热学在生活和工程领域中的实际意义。
同时，热学也是我们对能量和热力学的整体认识的重要组成部分，在物理学中占据着重要地位。
四个基本热力过程
四个基本热力过程四个基本热力过程是等温过程、绝热过程、等焓过程和等容过程。
这四个过程在热力学中起着重要的作用，下面将分别介绍这四个过程的特点和应用。
一、等温过程等温过程是指系统与外界保持恒温接触，系统内部温度不发生变化的过程。
在等温过程中，系统与外界之间发生的能量交换主要以热量的形式进行。
在等温过程中，系统的温度始终保持不变，因此系统内部的压力和体积会发生相应的变化。
等温过程的特点是系统内能的变化为零，即ΔU=0。
根据理想气体状态方程PV=nRT，可以推导出等温过程的压力和体积之间的关系为P1V1=P2V2，即等温过程中压力和体积成反比。
等温过程广泛应用于工程实践中，例如蒸汽机、汽车发动机等热机的工作过程就是等温过程。
在等温过程中，热量被转化为功，实现能量的转换。
二、绝热过程绝热过程是指系统与外界不进行热量交换，系统内部没有能量的输入或输出。
在绝热过程中，系统与外界之间只进行功的交换。
绝热过程的特点是系统的熵保持不变，即ΔS=0。
绝热过程中，系统内部的温度、压力和体积会发生变化，其变化规律与所处系统的性质有关。
例如对于理想气体绝热膨胀过程，根据绝热指数的定义，可以推导出绝热过程中压力和体积之间的关系为P1V1^γ=P2V2^γ，其中γ为绝热指数。
绝热过程在实际应用中也有很大的意义，例如内燃机的工作过程中，气缸内燃气体的压力和体积变化就是绝热过程。
另外，绝热过程还常用于热力学循环中，如卡诺循环、布雷顿循环等。
三、等焓过程等焓过程是指系统内部焓保持不变的过程。
在等焓过程中，系统与外界之间既有热量的输入或输出，又有功的输入或输出。
等焓过程的特点是系统内部的焓变为零，即ΔH=0。
等焓过程常见于化学反应、流体流动等过程中。
在化学反应中，如恒压条件下的酸碱中和反应，反应过程中系统内部焓的变化可以忽略不计，即可近似看作等焓过程。
在流体流动中，如流体在管道中的流动，若忽略摩擦损失和换热，则可以看作等焓过程。
等焓过程的应用广泛，例如化学工程中的反应过程设计、热交换器的设计等都需要考虑等焓过程。
理想气体的等温过程和绝热过程
§6－5 理想气体的等温过程和绝热过程一、等温过程（Isothermal Process ）1．特点：理想气体的温度保持不变，T =const 。
2．过程曲线：在PV 图上是一条双曲线，叫等温线。
3．过程方程：P 1V 1= P 2V 24．内能、功和热量的变化系统经过等温过程，从状态()T V P ，，11变成()T V P ，，22内能 012=-=∆E E E功 ⎰=21V V T PdV W由气体状态方程 RT M m PV ＝得 VRT M m P 1＝ 12ln 121V V RT M m dV V RT M m W V V T ==⎰——用体积表示。
用压强表示为21ln P P RT M m W T = 热量：由热力学第一定律得 1221ln ln V V RT M m P P RT M m Q T ==5．特征：在等压过程中，系统从外界吸收的热量，全部用来对外作功。
注意：对于等温过程，不能定义摩尔热容；如果要定义，则∞=C 。
二、绝热过程（Adiabatic Process ）1．特点：系统与外界没有热量交换的过程，Q =0。
2．内能、功和热量的变化系统经过绝热过程，从状态()11T V P ，，变成()22T V P ，，内能 ()12,12T T C Mm E E E m V -=-=∆ 热量 Q =0由热力学第一定律 0=+∆=W E Q ，得功 ()12,T T C Mm W m V -=－ 用状态参量P ,V 表示，根据状态方程R PV T M m ＝，可知()1 22112211,－＝－γV P V P V P V P R C W mV --= 证明：由定义可知，m V m V m V m V mP C R C R C C C ,,,,,1+=+==γ 因而1,-=γm V C R 故 11,-=γR C m V 因而 12211－γV P V P W -= 3．特征：在绝热过程中，系统对外界所作的功是由于系统内能的减少来完成的。
卡诺循环绝热过程和定容过程
卡诺循环绝热过程和定容过程
卡诺循环的四个热力过程确实是你给出的四个过程，不过更普遍的说法是：定温吸热，绝热膨胀，定温放热，绝热压缩。
实际系统中，这四个过程是在四个不同的部件中实现的。
以发电厂为例(发电系统
动力循环为朗肯循环，是变形的卡诺循环，和卡诺循环实质是一样的)，进行一下说明。
定温吸热，工质从外界吸热，温度保持不变，比容增加，因此也是定温膨胀过程，锅炉中进行的即是该过程。
绝热膨胀，工质从锅炉中出来以后，进入汽轮机。
在汽轮机里面绝热膨胀，压力降低，比容变大。
此过程即可推动汽轮机旋转，进行动力输出，与发电机连接以后，就可以发电。
定温放热，工质从汽轮机排出以后，进入凝汽器与冷却水进行换热，该过程工质温度保持不变，比容增加，热量被冷却水带走。
绝热压缩，从凝汽器出来的工质进入泵进行绝热压缩，压力提高，然后进入锅炉，进行下一个循环。
热力学循环等温绝热过程的分析
热力学循环等温绝热过程的分析热力学循环是指通过一系列能量转化和传递的过程，使工质从初始状态绕回初始状态的过程。
在热力学循环中，等温绝热过程是其中重要的一部分。
在这篇文章中，将对等温绝热过程进行详细分析。
等温过程是指在热力学循环中，温度保持不变的过程。
在这种过程中，系统和外界之间存在热量的交换，使得系统内部分子之间的平均动能保持不变。
等温过程的特点是温度恒定，这意味着在等温过程中系统内部的能量转化主要表现为热量的传递。
绝热过程是指在等温过程中，系统与外界之间不进行热量的交换，即热量传递为零。
在绝热过程中，系统内部的能量转化主要表现为工作的产生或吸收。
对于等温绝热过程的详细分析，我们可以以卡诺循环为例进行说明。
卡诺循环是一种理想化的热力学循环过程，由等温过程和绝热过程组成。
在卡诺循环中，等温过程由两个等温线段组成，分别对应于高温热源温度和低温热源温度。
在高温等温过程中，系统从热源吸热，将热量转化为对外界做功的形式，系统对外做正功。
而在低温等温过程中，系统向低温热源放热，外界对系统做功，系统对外做负功。
接下来是绝热过程，绝热过程是通过绝热线段连接等温线段的过程。
在绝热过程中，系统与外界之间不进行热量的交换，只进行功的转化。
具体而言，高温绝热过程中，系统对外界做正功，而低温绝热过程中，系统从外界吸收负功。
通过对卡诺循环中等温绝热过程的分析，我们可以得到以下几点结论：首先，等温过程中系统的温度保持不变，这意味着系统内部的能量转化主要表现为热量的传递，而非温度的变化。
其次，绝热过程中系统与外界不进行热量的交换，只进行功的转化。
这意味着绝热过程中系统的内能发生变化，而能量转化主要表现为功的产生或吸收。
最后，卡诺循环是一种理想化的过程，用以理解等温绝热过程的基本特性。
虽然实际系统难以达到理想化条件，但卡诺循环为我们提供了一种理论框架，用以分析和优化实际系统的性能。
总结起来，等温绝热过程是热力学循环中重要的一环，通过等温和绝热两个过程的组合，实现能量转化和传递。
热机的工作循环
热机的工作循环热机的工作循环是指在热机系统中，能量的转化和传递过程。
热机通过吸收热量，将其转化为机械功，并将剩余的热量排放到外界。
在热机的工作循环中，有四个基本过程：吸热过程、绝热膨胀过程、放热过程和绝热压缩过程。
吸热过程是热机工作循环的第一步。
在这个过程中，热机从外界吸收热量，使其内部的温度升高。
这个过程通常发生在热机的加热室中，通过与外界的热源接触，热机吸收了热量。
接下来是绝热膨胀过程。
在这个过程中，热机内部的工质被压缩，同时体积增大。
由于没有热量的交换，这个过程是绝热的。
绝热膨胀过程中，热机内部的能量转化为机械功，推动热机的运转。
第三个过程是放热过程。
在这个过程中，热机将部分能量以热量的形式释放到外界。
这个过程通常发生在热机的冷却室中，通过与外界的冷源接触，热机将热量传递给冷源，使其内部的温度降低。
最后是绝热压缩过程。
在这个过程中，热机内部的工质被压缩，同时体积减小。
与绝热膨胀过程类似，绝热压缩过程也是绝热的，没有热量的交换。
在这个过程中，热机将机械功转化为内部能量。
通过这四个基本过程的循环，热机完成了能量的转化和传递。
这个循环可以用来描述各种热机系统，如内燃机、蒸汽机等。
不同类型的热机可能有不同的工作循环，但基本原理是相同的。
热机的工作循环是热力学的基础，它描述了能量如何在热机系统中转化和传递。
了解热机的工作循环可以帮助我们理解热机的工作原理，优化热机的性能，并提高能源利用效率。
热机工作循环的研究也对于环境保护和可持续发展具有重要意义。
热机的工作循环是热机系统中能量转化和传递的过程。
通过吸热、绝热膨胀、放热和绝热压缩四个基本过程的循环，热机完成了能量的转化和传递。
热机工作循环的研究对于优化热机性能、提高能源利用效率具有重要意义。
大学物理第十九单元绝热过程循环过程
⼤学物理第⼗九单元绝热过程循环过程第⼗九单元绝热过程循环过程[课本内容] 马⽂蔚，第四版，上册 [6]-[40] [典型例题]例19-1．⼀定量的理想⽓体，分别经历如图（a ）所⽰的abc 过程，（图中虚线ac 为等温线），和图（b ）所⽰的def 过程（图中虚线df 为绝热线），这两种过程是吸热还是放热。
（A ）abc 过程吸热，def 过程放热（B ）abc 过程放热，def 过程吸热（C ）abc 过程和def 过程都吸热（D ）abc 过程和def 过程都放热提⽰：(a 图) △E + A = Qabc=0 ＞0 ∴正(b 图) 构造循环：△E + A = Q defd （ A ）=0 ＜0 ∴负例19-2．如图所⽰，⼀绝热密闭的容器，⽤隔板分成相等的两部分，左边盛有⼀定量的理想⽓体，压强为ＰＯ，右为真空，今将隔板抽去，⽓体⾃由膨胀，当⽓体达到平衡时，⽓体的压强是：[ ]（Ａ）ＰＯ（Ｂ）ＰＯ／２（Ｃ）γ2ＰＯ（Ｄ）ＰＯ／γ2 ()V P C C /=γ提⽰：绝热：Q=0，⾃由膨胀：A=0 ∴△E=0→T 1=T 0⼜ V 1=2V 0, 则 2201200101pp T V p T V p =?=?例19-3．⽤下列两种⽅法：（1）使⾼温热源的温度T 1升⾼到ΔT ；（2）使低温热源的温度T 2降低同样的ΔT 值，分别可使卡诺循环的效率升⾼1η?和2η?。
两者相⽐，（A ）21ηη（B ）12ηη（C ）21ηη?=? （D ）⽆法确定哪个⼤21212121121,1T T T T T T T ?=??=?-=ηηη和有提⽰：由∴1221T T =??ηη (B)例19-2．⼀定量的某种理想⽓体进⾏如图所⽰的循环过程．已知⽓体在状态A 的温度为T A ＝300 K ，求 (1) ⽓体在状态B 、C 的温度； (2) 各过程中⽓体对外所作的功； (3) 经过整个循环过程，⽓体从外界吸收的总热量(各过程吸热的代数和)．解：由图，p A =300 Pa ，p B = p C =100 Pa ；V A =V C =1 m 3，V B =3 m 3． (1) C →A 为等体过程，据⽅程p A /T A = p C /TC T C =T A p C / p A =100 K ．B →C 为等压过程，据⽅程V B /T B =V C /T C 得 T B =T C V B /V C =300 K ． (2) 各过程中⽓体所作的功分别为 A →B ： J V V p p W C B B A 400))((211=-+==．B →C ： W 2 = p B (V C －V B 200-) = J ． C →A ： W 3 =0 (3) 整个循环过程中⽓体所作总功为 W = W 1 +W 2 +W 3 =200 J ．因为循环过程⽓体内能增量为ΔE =0，因此该循环中⽓体总吸热Q =W +ΔE =200 J ．p (Pa)V (m 3)例19-4．如图所⽰，有⼀定量的理想⽓体，从初状态a （p ，V 1）开始，经过⼀个等容过程达到压强为p 1/4的b 态，再经过⼀个等压过程达到状态c ，最后经等温过程⽽完成⼀个循环。
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解 氮气可视为理想气体, 其液化过程为绝热过程.
p1 501.013105Pa T1 300K
p1 1.013105 Pa
氮气为双原子气体：
1.40
T2
ห้องสมุดไป่ตู้
T1(
p2 p1
)(
1)
/
98.0K
§6-6 循环过程 卡诺循环
一. 循环过程及其效率
1.循环过程: 物质系统经历一系列状态变化后又回到初 始状态的整个过程叫循环过程，简称循环。
绝热热律
dW dE
W ΔE
自由膨胀 因为自由膨胀
V2
2 能量
V2
守恒
所以系统对外不作功
即
W 0
由 W ΔE
得
E 0
理气 T 0 状态方程 P
例1 设有 5 mol 的氢气，最初的压强为 1.013105 Pa 温度为 20 ，求在下列过程中，把氢气压缩为原体积的 1/10 需作的功: 1）等温过程，2）绝热过程 . 3）经这 两过程后，气体的压强各为多少？
１． 卡诺热机：
高温热源T1
p
p1 A Qab
T1 T2
Q1
工质
p2 p4
T1 B
W
D
Q2
A净 Q1 Q2
p3 o
QcdT2
V1 V4 V2
C
V V3
低温热源T2
Ａ－Ｂ 等温膨胀过程 Ｂ－Ｃ 绝热过程
Ｃ－Ｄ 等温压缩过程
Q1
M M mol
RT1
ln
V2 V1
T1V2 1 T2V3 1
V －1T＝常数'
P T －1 ＝常数''
２．绝热线和等温线:
p
T 常量
Q0
pA papT A C
B
o VA V VB V
绝热线的斜率大于 等温线的斜率.
绝热过程曲线的斜率
pV 常量
pV 1dV V dp 0
(
dp dV
)
a
pA VA
等温过程曲线的斜率
pV 常量
pdV Vdp 0
(
dp dV
)T
pA VA
３．绝热过程: 特征：dQ=0
热一律 dW dE 0
dW dE
dE
m M
CV
,mdT
p
p1
1( p1,V1,T1)
p2
( p2,V2,T2 )
2
o V1 dV V2 V
W
V2 V1
pdV
T2 T1
dE dW 0
M pdV Mmol CV dT
M pV RT
M mol
pdV Vdp M RdT M mol
联立消去dT
( CV R ) pdV CVVdp dp dV 0 pV
PV 常数
(绝热方程又称泊松公式)
•绝热线比等温线更 陡
•将绝热方程与状态方程联立得理想气体准静态绝热过程方程 的其它形式:
o VA
Q净 Q1 Q2 Q净 A净 0
c
W
d
B
VB V
正循环过程是将吸收的热量中的一部分A净转化为 有用功，另一部分Q2放回给外界
１．热机 热机效率：
热机:通过工质使热量不断转换为功的机器。
pA
c
W
d
B
o VA
VB V
热机（正循环）W 0
高温热源
Q1
热机
W
Q2
低温热源
热机效率： W Q1 Q2 1 Q2
W12
m M
CV ,m
(T2
T1)
W12 4.70 104 J
3）对等温过程
p'2
p1
(V1 V2
)
1.013106 Pa
对绝热过程, 有 p2 p1(VV12 ) 2.55 106 Pa
例2 氮气液化， 把氮气放在一个绝热的汽缸中. 开始时,氮气的压强为50个标准大气压、温度为300K; 经急速膨胀后,其压强降至 1个标准大气压,从而使氮 气液化 . 试问此时氮的温度为多少 ?
Q2
M M mol
RT2
ln V3 V4
Ｄ－Ａ 绝热过程
T1V1 1 T2V4 1
Q1 Q2
1 Q2
1
T2
ln V3 V4
Q1
Q1
T1
ln V2 V1
卡诺
1 T2 T1
卡诺热机效率
1 T2
T1
说明： 1）完成一次卡诺循环必须有温度一定的高温
和低温热源 2）卡诺循环的效率只与两个热源温度有关 3）卡诺循环效率总小于1
本次课内容
§6-5 理想气体的绝热过程 §6-6 循环过程 卡诺循环
课本 pp190—204；练习册 第二十一单元
§6-5 绝热过程
热力学第一定律
dQ dE pdV
特征： dQ 0
dE dW 0
适用于一切绝热过程 介绍两种情况
绝热壁
一、 理气准静态绝热过程
１．过程方程:
dQ 0
*循环工作的物质称为工作物质，简称工质。
*特点：E=0
*若循环的每一阶段都是准静态过程，则此循环 可用p-V 图上的一条闭合曲线表示。
*沿顺时针方向进行的循环称为正循环。 沿反时针方向进行的循环称为逆循环。
正循环 工质在整个循环过程中对外作
pA
的净功数值等于曲线所包围的面积。
整个循环过程 工质从外界吸收热量的总和为Q1 放给外界的热量总和为Q2
m M
CV
,m
dT
m M
CV
,m
(T2
T1
)
•准静态绝热过程功的计算
W
＝ PV V2 PdV
V1
V2
V1 1 1
dV V
P1V1
1
V1 2
V1 1
P2V2 P1V1
1
P1V1 P2V2
1
二、 自由膨胀 特点：迅速 来不及与外界交换热量 则Q = 0 非静态过程 无过程方程 办法：只能靠普遍的定律（热律）
p
p2
2 T2
p2' T2' T1 Q 0
p1
2'
T1
T 常量 1
o V2 V2' V1 10 V1 V
解 1）等温过程
W1'2
m M
RT
ln V2' V1
2.80 104 J
2）氢气为双原子气体
1.40
T2 T1(VV12 ) 1 753K
CV ,m 20.44J mol1 K1
4）在相同高温热源和低温热源之间的工作的 一切热机中，卡诺循环的效率最高。
２． 卡诺致冷机： 逆向卡诺循环反映了制冷机的工作原理，
Q1
Q1
Q1
２． 致冷机 致冷系数：
致冷机：工质把从低温热源吸收的热量和外界对它
所作的功以热量的形式传给高温热源。
pA
c
W
d
B
高温热源
Q1
致冷机
W
o VA
VB V
致冷机（逆循环）W 0
Q2
低温热源
致冷机致冷系数 e Q2 Q2 W Q1 Q2
二、卡诺循环
由两个准静态等温过程和两个准静态绝热过程所 组成的循环称之为卡诺循环