大学物理9热力学循环过程

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大学物理热力学PPT课件

02
对应态原理
不同物质在相同的对应状态下具有相同的热力学性质。对应态参数包括对比压强、对比体积和对比温度。
03
范德华方程与对应态原理的应用
预测真实气体的性质，如液化温度、临界参数等。
真实气体行为描述
压缩因子
描述真实气体与理想气体偏差程度的物理量，定义为Z = pV/nRT。对于理想气体，Z = 1；对于真实气体，Z ≠ 1。
细管电泳等。
固体熔化与升华过程分析
固体熔化
升华过程
熔化与升华的应用
固体在加热过程中，当温度达到熔点时开始熔化，由固态转变为液态。熔化过程中吸收热量，温度保持不变。
某些物质在固态时可以直接升华为气态，而无需经过液态阶段。升华过程中也吸收热量，但温度同样保持不变。
熔化与升华是物质相变的重要过程，对于理解物质的热力学性质和相变规律具有重要意义。同时，在实际应用中也具有广泛用途，如金属冶炼、材料制备等领域。
阿马伽分体积定律
混合气体的总体积等于各组分气体分体积之和，即V_total = V_1 + V_2 + ... + V_n。
理想气体混合物的性质
各组分气体遵守理想气体状态方程，且相互之间无化学反应。
范德华方程与对应态原理
01
范德华方程
对真实气体行为的描述，考虑了分子体积和分子间相互作用力，形式为(p + a/V^2)(V - b) = RT，其中a、b为与物质特性相关的常数。
维里方程
描述真实气体行为的另一种方程形式，考虑了高阶分子间相互作用项，形式为pV = nRT(1 + B/V + C/V^2 + ...)，其中B、C等为维里系数。

循环过程--卡诺循环(四川农业大学大学物理)

p
b
a 净负正正功dd功功 c
O V1
V2
V
特征： Q净 A净 0
热机的循环:
从外界吸热—对外做功
T1
A
T2
实例：蒸汽机的循环
A净 A1 A2
Q净 Q1 Q2
效率: A净
Q吸
Q Q
1
2
Q 1
A2
Q 1 2
Q 1
Q1 A1
Q2
热机的能量转换:
从高温热源吸热 Q 1
p p2

p1
o

V1
V2
V V3
解：1-2:
E1

M

CV
(T2
T1)
5
5
2 R(2T1 T1) 2 RT1
A1

1 2
(
p2V2

p1V1 )

1 2
R(T2
T1)

1 2
RT1
p p2
p1
o

V1
V2
V V3
Q1 A E 3RT 1
2-3: 绝热膨胀 Q2 0
致冷机的循环：外界对系统做功 —— 系统向外界放热
T1 Q1
A=Q1-Q2 Q2 T2
实例：电冰箱
Q1 A
Q2
能量转换：
致冷系数： w Q2 A
从低温热源吸热
Q 2
（效果）
向高温热源放热
外界对系统做功 A （代价） Q1 Q2 A 注意：这里的Q2 仅是循环过程中系统从冷库吸收的热量 —— 衡量致冷的效力
T2 V
32 1 4

大学物理热力学循环

热力学循环（thermodynamic cycle）基本定义热力学系统经过一系列传递热量并做功的热力学过程组成的集合，通过压强、温度等状态变量的变化，最终使热力学系统回到初始状态，又称循环过程。

热力学第一定律指出在一个循环中输入的净热量总等于输出的净功。

过程可重复的特性使得系统能够被连续操作，从而热力学循环是热力学中一个很重要的概念。

在实际应用中，热力学循环经常被看作是一个准静态过程并被当作实际热机和热泵的工作模型。

例如热机工作时，其中的工作物质即通过一系列的状态变化，把从高温热源吸取热量的一部分转变为机械功，将一部分废热排放到低温热源，而工作物质本身又回复到原来的状态。

由于热机要不断地工作，其中的工作物质就必须周而复始地进行这种循环过程，以不断地从热源吸取热量并对外作功。

一个热力学循环（斯特灵循环）的P－V图卡诺循环的P－V图在P－V图上热力学循环可表示为一个闭合曲线，P－V图的Y轴表示压强，X轴表示体积，则闭合曲线所包围的面积等于过程所做的功，不过在循环过程中系统的内能是变化的，只是当每一次循环结束时系统内能会回到初始值。

一个理想热机的循环示意图（箭头指向顺时针方向）热力学循环的类型理论上一个热力学循环由三个或多个热力学过程组成，这些过程可以为：等温过程（温度恒定，即使伴随有吸热或放热过程），等压过程（压强恒定），等容过程（体积恒定），绝热过程（系统与外界无热交换），等熵过程（可逆绝热过程），等焓过程（焓保持恒定）两种主要的热力学循环类型是热机循环和热泵循环。

热机循环将输入的部分热量转化为输出的机械功，而热泵循环通过输入的机械功将热量从低温传向高温。

如果组成循环的全部过程都是可逆的，则称此种循环为可逆循环；如果过程中的任一部分或全部是不可逆的，则称此种循环为不可逆循环。

热机循环将输入的部分热量转化为输出的机械功，而热泵循环通过输入的机械功将热量从低温传向高温。

完全由准静态过程组成的循环能够通过控制来作为热机或热泵循环使用。

大学物理第章卡诺循环

3、卡诺制冷机：逆循环
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，其结果可使低温
热源的温度更低，达到制冷的目的。吸热越多，
P
外界作功越少，表明制冷机效能越好。则制冷系
p1
A 数：
制冷系数
Q1
Q2 Q2 T2
W Q1 Q2 T1 T2
p2
B
T1
制冷机的
1、卡诺循环
•概念：卡诺循环过程由四个准静态过程组成，其中两个是等温过程和两个是绝热过程组成。卡诺
循环是一种理想化的模型。
•分类正循环——卡诺热机逆循环——卡诺制冷机
2、卡诺热机：正循环卡诺热机的四个过程
W和Q均为绝对值！
P
AB：等温膨胀过程，体积由V1膨胀到V2，内能没有变化，系统从高温热源T1吸收的
器，称为热机；
它是把热量持续不断地转化为功的机器。
如:蒸汽机、内燃机
高温
低温
热源热机：持续地将热量转变为功的机器 . 热源
工作物质（工质）：热机中被利用来吸收热量并对外作功的物质 .
正循环的特征：
注意：W和Q均为绝对值
一定质量的工质在一次循环过程中要从高温热源吸热Q1，对外作净功W，又向低温热
A. 1200J, B. 45J, C. 400J, D. 2000J
P134，例题3-5
在400K和300 K高低温热源间工作的理想卡诺热
机，若每个循环气体对外作净功W=8000J，如果
维持低温热源的温度不变，提高高温热源的温度，
使其一个循环对外作的净功增加到W10000=‫׳‬J，
并且两次卡诺循环都工作在相同的两绝热过程之

大学物理第九章热力学讲解

过程中, 温度每升高(或降低) 10C,吸收的热量.
i C R
V2
单 i 3 双 i 5 多 i 6
i 气体分子的自由度
ν摩尔理想气体在等体过程中, 温度从T1升高到 T2(或降低) ,吸收的热量为
Q V
E - E
2
1
i RT - T
2
2
1

CV T2 - T1
2
1
2
2
1
V
Q E - E + pV V
p
2
1
2
1
C DT + RDT V
定压摩尔热容: 1mol 理想气体在等压过程中吸
收的热量dQp ，温度升高 dT，其定压摩尔热容为
dQ C p
dT p ,m
dQ C dT
p
p ,m
定压摩尔热容另一表述: 1mol 理想气体在等压
p
等 p2 体
升压
p1
o
2 ( p2,V ,T2 )
1 ( p1,V ,T1)
V
V
T1 T2 Q 0 DE 0
QV
E1
E2
p
等 p1
体
降压
p2
o
Q E - E i RT - T
V
2
1
2
2
1
1( p1,V ,T1)
2( p2,V ,T2 )
V
V
T1 T2 Q 0 DE 0
2 公式适用条件气体压强不太大，温度不太低，密度不太高
例1 一容器内贮有氧气 0.10kg，压强为10atm，温度为 470C。因容器漏气，过一段时间后，压强减到原来的 5/8，温度降到 270C。问：（1）容器体积为多大？（2）漏去了多少氧气？

热力学循环大学物理实验中热机效率的测量

热力学循环大学物理实验中热机效率的测量热机效率是一个热力学循环中的重要参数，它衡量了热机的能源利用效率。

在大学物理实验中，测量热机效率是一个常见的实验内容。

本文将介绍热力学循环的基本原理以及如何利用实验方法准确测量热机效率。

一、热力学循环的基本原理热力学循环是指系统经过一系列状态变化后回到原始状态的过程。

在大学物理实验中，常见的热力学循环包括卡诺循环、斯特林循环和内燃机循环等。

其中，卡诺循环是一个理想化的热力学循环，通过卡诺循环的特性可以推导出热机效率的理论最大值。

卡诺循环是由两个等温过程和两个绝热过程组成的。

等温过程是指系统与热源保持恒温接触，通过吸热和放热使得系统温度保持不变。

绝热过程是指系统与外界热源没有热量交换，系统内部没有能量的转移，只有吸热或放热。

通过这样的循环，卡诺循环既能完成代表工作的过程，又能回到初始状态。

根据卡诺循环的原理，热机效率可以通过温度比来计算。

温度比是指热机工作温度与冷源温度的比值。

根据卡诺循环的分析，热机的效率等于1减去温度比。

二、热机效率的测量实验中，我们使用实际的热力学循环来测量热机的效率。

以卡诺循环为例，我们可以通过测量热源和冷源的温度来计算热机效率。

首先，我们需要确定热源和冷源的温度。

热源可以是一个恒温水槽，通过控制加热器的功率来维持一定的温度。

冷源可以是大气温度，利用室温环境即可。

其次，我们需要使用压力传感器来测量工作物质在卡诺循环的不同状态下的压力。

通过压力-体积图可以计算出等温过程和绝热过程的工作面积，并且可以得到卡诺循环的效率。

最后，我们可以利用温差计来测量热源和冷源的实际温度差。

通过将实际温度差与卡诺循环理论温度差进行比较，可以计算出热机的效率。

三、实验中需注意的问题在进行热机效率的测量实验时，还需要注意以下几个问题：1. 实验装置的绝热性：为了准确测量绝热过程的工作面积，需要确保实验装置在工作过程中与外界不发生热量交换。

2. 实验装置的恢复时间：在进行不同温度状态的转换时，需要给予足够的时间让系统达到稳定状态，以保证实验数据的准确性。

大学物理~热力学基础

气体的内能
E i RT
2
(内能是态函数！)
气体的内能的增量
E i RT
2
二. 功
热量
P
S
dl
（1）功
计算系统在准静态膨胀过程中所作的功： dW F dl P S dl PdV
当活塞移动一段有限距离时
压强作功
W V2 P dV V1
V2
W PdV
热机发展简介
1698年萨维利和1705年纽可门先后发明了蒸气机，当时蒸气机的效率极低 . 1765年瓦特进行了重大改进，大大提高了效率 . 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，另一方面也推动了热学理论的发展 .
各种热机的效率
大型柴油机效率
通过外界对系统作功的方法，提高系统的温度，当系统的温度高于外界时，系统将当初所吸的热量及由外界作功所转变的内能全部交还给外界，系统恢复了原状。
外界呢？总能量没减少，但原来付出的机械能变成了热能，外界没有恢复原状。所以
结论
热量从高温物体传到低温物体的过程是不可逆的！
（3）气体的自由膨胀过程
dQ dE CV ( dT )V (dT )V
∵
1mol理想气体dE=
i 2
RdT
∴
Cv
=
i 2
R
（i为分子自由度）
所以，理想气体内能表达式又可写成
E CvT
2.定压摩尔热容量（Cp）：
1mol气体在定压过程中吸收热量dQ与温度的变化dT之比
Cp

dQ ( dT )p

dE+PdV ( dT )p

大学物理习题解答3第三章热力学

第三章热力学本章提要1．准静态过程系统连续经过的每个中间态都无限接近平衡态的一种理想过程。

准静态过程可以用状态图上的曲线表示。

2．内能系统内所有分子热运动动能和分子之间相互作用势能的和，其数学关系式为(,)E E V T=内能是态函数。

3．功功是过程量。

微分形式：VpA dd=积分形式：⎰=21dV VV pA4．热量两个物体之间或物体内各局部之间由于温度不同而交换的热运动能量。

热量也是过程量。

5．热力学第一定律热力学第一定律的数学表达式：Q E A=∆+热力学第一定律的微分表达式：d d dQ E A=+由热力学第一定律可知，第一类永动机是不可能造成的。

6．理想气体的热功转换〔1〕等体过程：d 0A = 热量增量为m m (d )d d V V MQ E C T μ,,==或m 21m 21V ,V ,MQ E E C (T T )μ=-=-〔2〕等压过程: 热量增量为(d )d d d d p Q E A E p V =+=+因m 21()V ME C T T μ∆,-=212121()()V V MA p V p V V R T T μd ==-=-⎰那么)()(21212T T R MT T R i M Q P -+-=μμ 〔3〕等温过程：d 0E =热量增量为(d )d d V Q A p V ==因2121d ln V T V V MV MA RT RT V V μμ==⎰那么2112lnln T T V pMM Q A RT RT V p μμ=== 〔4〕绝热过程：d 0Q = 根据热力学第一定路可得d d 0E A +=那么m d d d d V ,MA p V E C Tμ==-=-或221121m ()d d V V V ,V V MA E E p V C T μ=--==-⎰⎰)(112211V p V p A --=γ 在绝热过程中理想气体的p 、V 、T 三个状态参量之间满足如下关系：常量=γpV常量=-1γTV 常量=--γγT p 17．热容量等体摩尔热容量：m (d )d d d V V Q EC T T,== 等压摩尔热容量：m (d )d d d d d p p Q E VC p TT T,==+ 对于理想气体，假设分子自由度为i ，那么m 2V ,i C R = m 22P,i C R +=迈耶公式：m m p,V ,C C R =+比热容比：m m22p,V ,C i C γ+==8．焓在等压过程中，由热力学第一定律可得2121()()P Q E p V E E V V =∆+∆=-+-由于12P P P ==，上式可写为222111()()P Q E p V E pV =+-+ 如果令H E pV =+21P Q H H H =-=∆焓是一个态函数。

热力学循环大学物理中热机效率的分析与优化

热力学循环大学物理中热机效率的分析与优化热力学循环：大学物理中热机效率的分析与优化热力学循环是指热机在工作过程中，被一定量的热能输入，然后进行一系列的能量转化过程，最后输出一部分的功能和功，再将剩余的热能排放出去的过程。

在大学物理中，热力学循环是一个重要的研究领域，其中热机效率的分析与优化是其中的一个关键问题。

一、热力学循环及其基本原理热力学循环是通过控制和利用热能的转化来实现各种能量转换的过程。

这些循环可以用于能源转换和机械动力等领域。

基本原理包括卡诺循环、斯特林循环和布雷顿循环等。

1.1 卡诺循环卡诺循环是热力学中最理想的循环过程之一，其基本原理是一种无损耗的热机循环。

卡诺循环由两个等温过程和两个绝热过程组成，循环的效率由源温度和汇温度来决定。

1.2 斯特林循环斯特林循环是一种理想的循环过程，它通过两个等温过程和两个等容过程来实现。

斯特林循环是一种逆摩擦热机循环，可以达到理论上的卡诺效率。

1.3 布雷顿循环布雷顿循环是一种常见的循环过程，在蒸汽机中得到广泛应用。

它由两个等压过程和两个等容过程组成。

二、热机效率的分析热机效率是衡量热机性能的重要指标，它代表了热机在能量转化过程中的效率。

热机效率可以通过以下公式计算：效率 = 输出功 / 输入热量在热机循环中，热机效率受到循环过程中能量转化的限制。

基于能量守恒和热力学第一定律，我们可以分析不同热力学循环的效率，并进行比较。

三、热机效率的优化为了提高热机效率，我们可以采取一系列优化措施。

以下是一些常见的优化方法：3.1 提高燃烧效率在内燃机中，通过改进燃烧技术和燃料选择，可以提高燃烧效率，从而提高热机效率。

3.2 优化循环过程通过调整循环过程中各个过程的参数和条件，如温度、压力和体积等，可以优化热机效率。

3.3 利用余热通过采用余热回收器等装置，将热机过程中产生的余热重新利用，可以提高热机效率。

3.4 使用高效传热材料选择具有良好传热性能的材料，优化传热器的结构和设计，可以提高热机效率。

大学物理热学完整ppt课件

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contents
目录
• 热学基本概念与原理 • 气体动理论与统计规律 • 热传导、对流与辐射传热方式 • 相变与相平衡原理及应用 • 热力学循环与制冷技术基础 • 热学实验方法与技巧分享
01
热学基本概念与原理
温度与热量定义
温度
表示物体冷热程度的物理量，是物体分子热运动的平均动能的标志。
气体分子运动论的假设
01
分子是不断运动的，分子间存在相互作用力，分子间碰撞是弹
性的。
气体分子的热运动
02
描述气体分子的热运动特征，如分子的平均速率、方均根速率
等。
气体分子的速率分布
03
介绍气体分子速率分布函数的物理意义，以及麦克斯韦速率分
布律的内容和应用。
气体分子碰撞与能量交换
气体分子的碰撞
分析气体分子间的碰撞过程，包括弹性碰撞和非弹性碰撞。
数学表达式
ΔU=Q+W，其中ΔU表示系统内能的增量，Q表示系统吸收的热量，W表示外界对系统做的功。
热力学第二定律
内容
不可能把热从低温物体传到高温物体而不产生其他影响，或不可能从单一热源取热使之完全转换为有用的功而不产生其他影响，或不可逆热力过程中熵的微增量总是大于零。
数学表达式
对于可逆过程，有dS=(dQ/T)；对于不可逆过程，有dS>(dQ/T)，其中S表示熵，T表示热力学温度。
利用统计规律研究气体分子的热运动特征、速率分布、碰撞频率等问题。
03
统计规律与热力学第二定律的关系
探讨统计规律与热力学第二定律之间的联系和区别，以及它们在描述自然现象方面的互补性。
03
热传导、对流与辐射传热方式

大学物理第三章热力学第一定律第四章热力学第二定律

A1 A绝热 Q1 0 A2 A绝热 Q2 0
放热吸热
（B）对
38
补充作业（4692）如图所示，C是固定的绝热壁， D是可动活塞，C、D将容器分成A、B两部分。开始时A、B两室中各装入同种类的理想气体，它们的温度T、体积V、压强P均相同，并与大气压强相平衡。现对A、B两部分气体缓慢地加热，当对A和B给予相等的热量Q以后，A室中气体的温度升高度数与B室中气体的温度升高度数之比为7:5。求:
内能：态函数,系统每个状态都对应着一定内能的数值。功、热量：只有在状态变化过程中才有意义，状态不
变，无功、热可言。
8
五、热力学第一定律
1. 数学表式
★ 积分形式 Q E A
★ 微分形式 dQ dE dA
9
2. 热力学第一定律的物理意义
（1）外界对系统所传递的热量 Q , 一部分用于系统对外作功，一部分使系统内能增加。
（4）内能增量： dE 2i（R适dT用于任C何V d过T程!!）
E E2 E1 CV (T2 T1 )
等容过程
Q等容 E E2 E1 CV (T2 T1 )
A等容 0
CV
iR 2
14
2. 等压过程
（1）特征： P=恒量，dP=0， P
参量关系: V T 恒量（2）热一律表式：
E EA EB
E A
3
2
RTA
3 2
RTA
5 EB 2 RTB
C是导热板，因此A、B两部分气体的温度
始终相同。即：TA TB T
T A 4R
5
5
EB 2 RT 8 A
36
例4（4313）一定量的理想气体，从P-V图上初态a经历（1）或（2）过程到达末态b，已知a、b两态处于同一条绝热线上（图中虚线是绝热线），问两过程中气体吸热还是放热？（A）（1）过程吸热（2）过程放热（B）（1）过程放热（2）过程吸热

大学物理之热力学第一定律

CV ,m
i R 2
（ i 为分子的自由度数）
单原子气体： i =3 , 氦、氖双原子气体：i = 5 ，氢、氧、氮多原子气体：i = 6 ，水蒸汽、二氧化碳、甲烷
定体摩尔热容与定压摩尔热容的关系
CV,m
i R 2
C p ,m
i 1 R 2
迈耶公式：
C p ,m CV ,m R
ΔE Q W 312 J
3 2 1
p/atm
V
V1
V4
V3
9-3-2 绝热过程
一、绝热过程系统不与外界交换热量的过程。
dQ dE pdV
V2
dQ 0 , pdV dE
结论：同一状态下1摩尔的理想气体温度升高1K，等压过程需要吸收的热量比等体过程吸收的热量多 8.31 J。 C p ,m i 2 单原子分子：γ 1.67 比热容比： CV ,m i 双原子分子： γ 1.4
微过程的热量计算式：
m dQ C m dT M
m m 热量计算式： Q cM (T2 T1 ) C m (T2 T1 ) M M
t = -273.15 ℃
T / K 273.15C t
9-1-2 平衡态
准静态过程
平衡态：一个孤立系统，其宏观性质在经过充分长的时间后保持不变（即其状态参量不再随时间改变）的状态。
注意：如果系统与外界有能量交换，即使系统的宏观性质不随时间变化，也不能断定系统是否处于平衡态。
外界：系统以外与系统有着相互作用的环境。孤立系统：与外界不发生任何能量和物质的热力学系统。封闭系统：与外界只有能量交换而没有物质交换的系统。
状态参量：描述热力学系统状态的物理量。描述气体的状态参量：压强、体积和温度。

大学物理热力学公式

理想气体状态方程理想气体状态方程对于质量为m摩尔质量为mmol理想气体内能rtpvmol热力学一热力学第一定律lnrtlnrtveryimportant热机高温热源t循环过程卡诺循环卡诺热机效率卡诺热机效率与工作物质无关只与两个热源的温度有关两热源的温差越大则卡诺循环的效率越高
气体动理论
理想气体状态方程
PV M RT 或 Mmol
PnkT
压强:
p
2 3
n k
温度:
k
3 2
kT
对于质量为M,摩尔质量为Mmol,理想气体内能
E
i 2
M Mmol
RT
i RT
2
热力学
一、热力学第一定律 QE2E 1A 二、理想气体的等值过程
CV
iR 2
Cp CVR
过程特征过程方程 Q
Very important
△E
A
等体 V C 等压 PC
P C T V C T
等温 T C PVC
绝热
PV C
M MmolCv(T2
T1)
M MmolCv(T2
T1)
0
MMmolCp(T2 T1)
M RTlnV2
Mmol
V1
MMmolCV(T2 T1) P(V2V1)
0
M RTlnV2
Mmol
V1
0
M MmolCV(T2 T1)
M MmolCV(T2
T1)
三、循环过程卡诺循环
P
A
PA
a
A
b
PB
B
O
VA
热机效率：
VB V
高温热源T1 Q吸
热机
A

大学物理2-1第九章(热力学基础)习题答案

大学物理2-1第九章(热力学基础)习题答案习题九9-1 一系统由图示的状态a 经acd 到达状态b ，系统吸收了320J 热量，系统对外作功126J 。

(1)若adb 过程系统对外作功 42J ，问有多少热量传入系统? (2)当系统由b 沿曲线ba 返回状态a ，外界对系统作功84 J ，试问系统是吸热还是放热? 热量是多少?[解] 由热力学第一定律A E Q +∆= 得AQ E -=∆在a <b 过程中，E E E a b∆=-JA Q 19412632011=-=-= 在adb 过程中 JA E Q 236421942=+=+∆=在ba 过程中 JA E A E E Q b a 27884194333-=--=+∆-=+-=本过程中系统放热。

9-2 2mol 氮气由温度为 300K ，压强为510013.1⨯Pa(1atm)的初态等温地压缩到 510026.2⨯Pa(2atm)。

求气体放出的热量。

[解] 在等温过程中气体吸收的热量等于气体对外做的功，所以J P P RT M m A Q mol T 3211046.321ln 30031.82ln ⨯-=⨯⨯⨯===即气体放热为J 31046.3⨯。

9-3 一定质量的理想气体的内能E 随体积的变化关系为E - V 图上的一条过原点的直线，如图所示。

试证此直线表示等压过程。

[证明] 设此直线斜率为k ，则此直线方程为kvE =又E 随温度的关系变化式为Tk T C M M E v mol'=⋅=所以T k kV '=因此C kk T V ='=(C 为恒量) 又由理想气体的状态方程知，C TpV '= (C '为恒量)所以 p 为恒量即此过程为等压过程。

9-4 2mol 氧气由状态1变化到状态2所经历的过程如图所示：(1)沿l →m →2路径。

(2)1→2直线。

试分别求出两过程中氧气对外作的功、吸收的热量及内能的变化。

大学物理热力学第二定律(课件)

P
a Q1
1. a-d 2. d-c 3. c-b
绝热膨胀（降温）；等温膨胀（吸热）；绝热压缩（升温）；
b
4. b-a 等温压缩（放热）。
A
外界对系统作功，系统从低温
T1
热源吸热，向高温热源放热。
d
（冰箱的工作原理） c
Q2
T2
O
V
§4-3 循环过程
二、卡诺循环 2.卡诺致冷机若将卡诺循环逆向进行就构成了卡诺致冷机
§4-3 循环过程
一、循环过程系统经过一系列变化又回到原来状态的过程称为循
环过程。如果循环过程中各个阶段都是准静态过程，这个循
环过程可以用p-V图上一条闭合曲线来表示。
循环过程 △E = 0 ， Q净=A净
P
正循环（顺时针循环 A﹥0）
a
O
V
§4-3 循环过程
一、循环过程系统经过一系列变化又回到原来状态的过程称为循
c

A Q1

Q1 Q2 Q1
1 Q2 Q1
1 T2 T1
结论：
c
1
T2 T1
（1）完成一次卡诺循环必须有高温和低温两个热源。
（2）卡诺热机的效率只与高低温热源的温度有关，与工作物质无关。提高热机效率的有效途径是提高两个热源的温度差。
（3）由于Q2≠ 0，T2 ≠ 0，卡诺热机的效率 C﹤1。
Q2 T2 Q1 T1
如果循环过程中不向低温热源
放热，即Q2=0，则效率C=1。实践
证明做不到。
讨论
图中两卡诺循环 1 2 吗？
p
A1>A2
T2 A1
T1
A1=A2

卡诺循环_卡诺定理资料重点

功率 P A 0.2108 W 232W t 243600
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大学物理第三次修订本
卡诺热机效率 A Q1 Q2 1 Q2
Q1
Q1
Q1
由 23 、41 的绝热方程
V2 1T1 V3 1T2
V1 1T1 V4 1T2
两式相除, 得 V3 V2
V4 V1
代入Q1、Q2 ，得
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大学物理第三次修订本
第9章热力学
Q1 m R ln V2
T1 M
V1
Q2 m R ln V3 m R ln V2
T2 M
V4 M
V1
得 Q1 Q2 T1 T2
代入 1 Q2
Q1
得卡诺热机效率
1 T2
T1
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大学物理第三次修订本
第9章热力学
讨论
1T2 T1
(1) 要完成一个卡诺循环, 必须有高、低温
两个热源，两热源的温差越大, 则卡诺循环的
效率越高。
(2) 卡诺定理可以证明，工作在相同高、低温热源间的一切热机，卡诺可逆机效率最高。
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大学物理第三次修订本
第9章热力学
吸收热量 Q1 5840J 时外界需要做功为
A Q2 5840 1947J w3
向高温热源放出放出热量
Q1 Q2 A 5840 1947 7787J
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大学物理第三次修订本
第9章热力学
例2 有一台电冰箱放在室温为20度的房间里, 每天有 2×108J 的热量自房间传入冰箱内，若要使冰箱内保持5C0,外界每天需做多少功？其功率为多少？设该制冷机的制冷系数是卡诺制冷机的
制冷系数的55% 。
解设e为制冷机的制冷系数，e卡为卡诺机的制冷