第六章热力学基础小结ppt课件

2600
QQCB
3200 600
B热源共吸收热量Q=3200J; C热源共放出热量600J.
2.13一个四壁竖直的大开口水槽，其中盛水，水深 为H。在槽的一侧水下深h处开一小孔。（1）射出 的水流到地面时距槽底边的距离是多少？（2）在槽 壁上多高处再开一小孔，能使射出的水流具有相同 的射程？（3）要想得到最大的射程，小孔要开在水 面以下多深处，最大射程为多少？
(3)在工作物质经过一个循环后: 熵变S 0,
由于制冷机为可逆机，则：＝ T2 200 1
T1 T2 400 200
则：＝1＝ Q2
A
Q2
A
若吸热836不变，则：Q2 A＝836，Q1 1672J , 总熵变：S＝1672 ＋－836 ＝0
400 200
若放热2508不变，则：Q1
卡
1
T2 T1
e卡
T2 T1 T2
(4).掌握热机和致冷机的工作原理图 .
三、热力学第二定律
1. 可逆过程和不可逆过程。
2. 热力学第二定律的两种表述。
3、 熵
2 dQ
S2 S1
1
T
,或dS dQ T
.
1. 定(1)义等:容过程
S
m M
CVm
ln
T2 T1
2.
理(2想) 等气压体过等程值过程S 的 M熵m 变CPm
ln
T2 T1
(3) 等温过程 S m R ln V2
M
V1
( 4 ) 绝热过程 S 0
（5）相变、同相温变过程的熵变
相变 : S l m , S m
T
T
(放热取 , 吸热取)
同相温变 : S cm ln T2 T1
（6）熵增加原理：孤立系统： dS 0 .
6.1某热力学系统由a态沿acb过程到达b态,吸收热 量335J，而系统做功126J，如图所示。试问:（1） 若经adb过程系统对环境做功42J，系统是吸热还 是放热？热量传递的数值是多少？（2）当系统由 b态沿曲线ba返回状态a时，环境对系统做功为 84J，系统是吸热还是放热？热量传递的数值是多 少？（3）若ΔEad=Ed-Ea=167J，ad及db过程是 吸热还是放热？各为多少？
a
由已知条件：得到Qacb 335J , Aacb 126J. 则：Eab Qacb Aacb 335 126 209J （1）已知Aadb 42J则：Eadb Eab 209J， 则Qadb 209 42 251J 则此过程是吸热，热量传递的数值是251J
（2）已知Aba 84J，且Eba Eab 209J， 则：Qba 209 84 293J 则此过程是放热，热量传递的数值是293J
解：T1 400K,T2 200K Q1 2508J ,Q2 836J (1) A Q1－Q2 2508－836 1672（J）
(2)在工作物质工作物质经环后: 熵变ΔS 0, 热源的熵变：S 2508 836 2.09(J K 1)
400 200 总的熵变为2.09J K 1
Q吸 Q放 2400J
TC Q
Q吸
3 Q
TB TC 200 Q放 Q吸
A
B热源共吸收热 量Q=2400＋ 800＝3200J; C热源共放出
Q 600J
Q放 800J
热量600J.
另解：假设这个系统为孤立系统
QA TA QB
QB QC 0 TB TC
QC 3000 400
诺热机（制冷机）相 连，已知A热源放热 3000J,而热机总共将 400J的热量转化为机 械能，求另外两热源 吸热放热情况。
解 若A、B组成热机：Q1 3000J Q吸
1 T2 1 TB 1 400 0.2 A1
T1
TA
500
Q1
A1 600J A 200J
由 0.2 1 Q放
vT
2( ) r 2 g 9
2 (1.0 103 1.25) (0.06103 )2 9.8 0.43m s1 9 1.81105
在此速度下的雷诺数
R
vr
1.25 0.43 6 105 1.81105
1.78
3.4
3.11 一个半径5cm的金属圆环，从液体中刚能拉出时，测得在环的悬线 上加F 2.83102N的向上的拉力，求该液体的表面张力 系数
s vt vt h2 Hh Hh h2 0
得 h H h
h h （舍去）
（3）由（1）知当
h H 时，s可以取到最大值，为s=H 2
2.22已知空气的密度为 1.25kgm3
空气黏度为η=1.81×10-5Pa·s，水滴密度 1.0103 kgm3
，雨滴其半径为0.06mm,，求水滴的收尾速 度时多少？此速度下的雷诺数是多少？ 解：将水滴视为球形物体，则由斯托克斯公式, 收尾速度为：
F F L 2 2r
2.83 10 2 2 2 3.14 5 102 4.51102 (N m1 )
• 6.1 • 6.2 • 6.6 • 6.9 • 6.12 • 6.13 • 6.14
作业
• 6.15 • 6.17
ab : Eab
0, Qab
Aab
m M
RT1 ln 2
bc :
Abc
0, Qbc
Ebc
m M
CV (T2
T1 )
m
1
cd : Ecd 0, Qcd Acd M RT2 ln 2
da : Ada
0, Qda
Eda
m M
CV (T1
T2 )T1 3Leabharlann 0K ,T2 200KA Q吸
m M
2508J , Q2
A＝ 2508＝1254J， 2
总熵变：S 2508＋－1254＝0 400 200
（3）或者：根据熵增加原理，孤立系 统中可逆过程熵不变。 把热源和工质视为一系统，则 S 0
6.17 有A、B、C三个 热源，其温度分别为 500K,400K和300K,三 个热源之间用可逆卡
2. 热一定律在等值过程中的应用 （1初态，2末态）
3、循环过程 ( ΔE = 0 , Q =W )
(1). 顺时针 正循环 热机 W净 1 Q2
Q吸
Q1
(2). 逆时针 负循环 致冷机 e Q吸 Q2 W净 Q1 Q2
(3). 卡诺循环 :由两个绝热和两个等温过程组成 .
第六章热力学基础小结
一 热力学的基本概念
1、平衡态 2.热力学过程
准静态过程
非静态过程—— 理想气体的自由膨胀
P
I(P1 ,V1 ,T1 )
•
II(P2 ,V2 ,T2 )
•
o
二、热力学第一定律
1、热力学第一定律 1.热力学第一定律:
dQ dE dW
Q E W
系统吸收热量,Q >0 ;系统放出热量,Q <0 ； 系统对外界作功,W >0 ；外界对系统作功,W <0 ； 系统内能增加,E >0 ；系统内能减少，E <0 .
为此要设计一个可逆过程才 能应用上式计算，设1mol气体 的体积 V1 V2 ，压强 P1 P2 ， 温等度温膨T1 胀 T过2 程T连，接因初此始可和以末设了计状一态个，可则逆有的
S1
dQ T
1 T
dW
1 T
PdV
1 V2 m RT dV m R ln V2 0
T V1 M V M V1
RT1 ln 2
m M
RT2
ln 2
m M
RT1 ln 2
m M
CV (T1
T2 )
15.1%
6.13一制冷机工作于T1=400K， T2=200K的两恒温热源之间。设工作 物质在每一循环中，从低温热源吸热 836J，向高温热源放热2508J。问： （1）在工作物质进行的每一循环中， 环境对制冷机做了多少功？（2）在制 冷机经过一个循环后，热源和工作物 质的总熵变是多少？（3）若上述制冷 机为可逆机，则经过一循环后，热源 和工作物质的总熵变为多少？
（3）已知Ead Ed Ea，且Eab 209J Ead Edb， 则Edb 209 167 42J，Adb 0，则Qdb 42J db过程吸热42J
由（1）知Aadb 42J Aad
Qad Ead Aad 167 42 209J
a
ad过程吸热209J
6.12 0.32kg的氧气做如图6.27所示abcda 的循环，设V2=2V1,求循环效率（其中ab、 cb为等温过程，bc、da为等体过程）。
解：水从小孔中流出后呈现平抛运动，水流处小 孔后获得的水平速度为 v 2gh
（1）选区任何的一个小水质元，该质元流出小孔后
作平抛运动，根据自由落体原理，水质元在空中的运
动时间
t 2(H h) g
射出的水流到地面时距槽底边的距离
s vt 4h(H h)
（2）设在槽壁上距离水面 h
处再开一小孔，能使射出的水流具有相同的射程，则