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1、第二讲第二讲第二讲第二讲 绝热过程绝热过程绝热过程绝热过程 循环过程循环过程循环过程循环过程本次课内容本次课内容本次课内容本次课内容6-5 6-5 6-5 6-5 理想气体的绝热过程理想气体的绝热过程理想气体的绝热过程理想气体的绝热过程 6-6 6-6 6-6 6-6 循环过程循环过程循环过程循环过程 卡诺循环卡诺循环卡诺循环卡诺循环课本课本 pp190204；练习册；练习册 第二十一单元第二十一单元绝热壁绝热壁特征：特征：适用于一切绝热过程适用于一切绝热过程介绍两种情况介绍两种情况6-5 绝热过程绝热过程热力学第一定律热力学第一定律一、一、理气准静态绝热过程理气准静态绝热过程 联立消去联立消
2、去dT过程方程过程方程: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:(绝热方程又称泊松公式)绝热绝热过程曲线的斜率过程曲线的斜率等温等温过程曲线的斜率过程曲线的斜率 绝热线的斜率大于绝热线的斜率大于等温线的斜率等温线的斜率.常量常量常量常量ABC常量常量绝热线和等温线绝热线和等温线:12绝热过程绝热过程:特征：特征：dQdQ=0=0热一律热一律准静态绝热过程功的计算准静态绝热过程功的计算二、二、自由膨胀自由膨胀 特点：特点：迅速迅速 来不及与外界交换热量来不及与外界交换热量 则则Q=0 非静态过程非静态过程无过程方程无过程方程 办法：办法：只能靠普遍的定律
3、（热只能靠普遍的定律（热 律）律）绝热热绝热热 律律自由膨胀自由膨胀理气理气状态方程状态方程能量能量守恒守恒由由因为自由膨胀因为自由膨胀 所以系统对外不作功所以系统对外不作功 即即得得 例例1 设有设有 5 mol 的氢气，最初的压强为的氢气，最初的压强为 温温度为度为 ，求在下列过程中，把氢气压缩为原体积的，求在下列过程中，把氢气压缩为原体积的 1/10 需作的功需作的功:1）等温过程，等温过程，2）绝热过程绝热过程.3）经这经这两过程后，气体的压强各为多少？两过程后，气体的压强各为多少？解解 1）等温过程等温过程2）氢气为双原子气体氢气为双原子气体12常量常量3）对等温过程对等温过程对绝热
4、过程对绝热过程,有有 例例2 2 氮气液化，氮气液化，把氮气放在一个绝热的汽缸中把氮气放在一个绝热的汽缸中.开始时开始时,氮气的压强为氮气的压强为5050个标准大气压、温度为个标准大气压、温度为300K;300K;经急速膨胀后经急速膨胀后,其压强降至其压强降至 1 1个标准大气压个标准大气压,从而使氮从而使氮气液化气液化 .试问此时氮的温度为多少试问此时氮的温度为多少?解解 氮气可视为理想气体氮气可视为理想气体,其液化过程为绝热过程其液化过程为绝热过程.氮气为双原子气体：氮气为双原子气体：6-6 循环过程循环过程 卡诺循环卡诺循环*循环工作的物质称为循环工作的物质称为工作物质工作物质，简称，简
5、称工质工质。*特点：特点：E=0*若循环的每一阶段都是准静态过程，则此循环若循环的每一阶段都是准静态过程，则此循环 可用可用p-V 图上的一条闭合曲线表示图上的一条闭合曲线表示。*沿顺时针方向进行的循环称为沿顺时针方向进行的循环称为正循环正循环。沿反时针方向进行的循环称为沿反时针方向进行的循环称为逆循环逆循环。一一.循环过程及其效率循环过程及其效率1.1.循环过程循环过程:物质系统经历一系列状态变化后又回到初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。始状态的整个过程叫循环过程，简称循环。正循环正循环工质在整个循环过程中对外作工质在整个循环过程中对外作的的净功净功
6、数值等于曲线所包围的数值等于曲线所包围的面积面积。整个循环过程整个循环过程工质从外界吸收热量的总和为工质从外界吸收热量的总和为Q1放给外界的热量总和为放给外界的热量总和为Q2正循环过程是将吸收的热量中的一部分正循环过程是将吸收的热量中的一部分A净净转化为转化为有用功，另一部分有用功，另一部分Q2放回给外界放回给外界AB热机热机:通过工质使热量不断转换为功的机器。通过工质使热量不断转换为功的机器。热机效率：热机效率：高温热源高温热源热机热机低温热源低温热源AB热机（热机（正正循环）循环）热机热机效率：热机热机效率：致冷机：致冷机：工质把从低温热源吸收的热量和外界对它工质把从低温热源吸收的热量和外
7、界对它所作的功以热量的形式传给高温热源。所作的功以热量的形式传给高温热源。致冷机致冷系数致冷机致冷系数高温热源高温热源致冷致冷机机低温热源低温热源AB致冷机（致冷机（逆逆循环）循环）致冷机致冷系数：致冷机致冷系数：二二、卡诺循环卡诺循环由由两两个个准准静静态态等等温温过过程程和和两两个个准准静静态态绝绝热热过过程程所所组成的循环称之为卡诺循环组成的循环称之为卡诺循环高温热源高温热源T1低温热源低温热源T2工质工质 卡诺热机：卡诺热机：WABCD等温膨胀过程等温膨胀过程绝热过程绝热过程等温压缩过程等温压缩过程绝热过程绝热过程说明：说明：1）完成一次卡诺循环必须有温度一定的高温完成一次卡诺循环必须
8、有温度一定的高温 和低温热源和低温热源2）卡诺循环的效率只与两个热源温度有关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卡诺循环效率总小于14）在相同高温热源和低温热源之间的工作的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。一切热机中，卡诺循环的效率最高。卡诺热机效率卡诺热机效率 逆向卡诺循环反映了制冷机的工作原理，逆向卡诺循环反映了制冷机的工作原理，其能流图如图所示。其能流图如图所示。工质把从低温热源吸收的热量工质把从低温热源吸收的热量Q2和外界对和外界对它所作的功它所作的功以热量的形式传给高温热源以热量的形式传给高温热源Q1.高温热源高温热源T1低温热源低温热源T2工质工质 卡诺致冷机：卡诺致冷机：WABCD卡诺致冷机卡诺致冷机致冷致冷系数系数绝热过程绝热过程绝热过程绝热过程等温膨胀过程等温膨胀过程等温压缩过程等温压缩过程例例 1mol氧气作如图所示的循环氧气作如图所示的循环.求循环效率求循环效率.解解:Qp pVpV000等等温温abc02VQQcaabbc