《大学基础物理》课程教学课件（PPT讲稿）第13章 热力学基础（2/2）§13-3 循环与效率 §13-4 热力学第二定律 §13-5 热二定律的统计意义

1、准静态绝热过程TV-1 = const. pr-IT-r = const.pV=常量A = -△U =-vCvm(T2 -T)Q-02、绝热自由膨胀（非静态过程）"Q=0外界不对气体作功，即A=0。由热力学第一定律：膨胀前后气体内能改变△U=0若为理想气体，膨胀前后的温度没有改变。若为理想气体，则膨胀前后压强的关系为piVi=p2V2。但是注意上式只是膨胀前后的关系，而非过程方程！

1、准静态绝热过程 pVγ=常量 2、绝热自由膨胀（非静态过程） ▪Q=0 ▪外界不对气体作功，即A=0。 ▪由热力学第一定律：膨胀前后气体内能改变U=0。 ▪若为理想气体，膨胀前后的温度没有改变。 ▪若为理想气体，则膨胀前后压强的关系为p1V1=p2V2。但 是注意上式只是膨胀前后的关系，而非过程方程！ const. 1 =  − TV const. 1 =  − − p T , 2 1 ( ) Q=0 A U vC T T = − = − − V m

某理想气体状态变化时，内能随压强的变化关系如图中的直线ab所示，则a到b的变化过程一定是：UbA.等压过程；B.等容过程；C.等温过程PD.绝热过程。-

某理想气体状态变化时，内能随压强的变 化关系如图中的直线ab所示，则a到b的变 化过程一定是： A.等压过程； B.等容过程； C.等温过程； D.绝热过程。 U P b a O

1mol刚性双原子理想气体，从状态I(P,V,T)膨胀至II(P2V,T2)，则此过程气体吸收的热量：P11(P, -P)(V, -V)PV)-P5B.(P + P)(V, -V)25C=(P + P)(V, -V)+PV)+P022V2V15D.+PV)+=(P + P)(V, -V)(P12

1mol刚性双原子理想气体，从状态I(P1V1T1 )膨胀至 II(P2 V2 T2 ) ，则此过程气体吸收的热量： A. B. C. D. ( ) 2 1 ( ) 2 5 P2 V2 − P1 V1 + （P1 + P2）V2 −V1 ( ) 2 1 ( ) 2 5 P2 V2 + P1 V1 + （P1 + P2）V2 −V1 ( ) 2 1 ( ) 2 5 P2 V2 + P1 V1 + （P1 + P2）V2 −V1 ( ) 2 1 ( ) 2 5 2 V2 − P1 V1 + （P2 P1）V2 −V1 P - P V II O I V1 V2

$ 13-3循环与效率循环过程13-3-1热机和热机效率13-3-2制冷机和制冷系数13-3-313-3-4卡诺循环m学习要求明确循环的概念，理解热机循环和致冷机循环中的能量转换关系；掌握卡诺机正循环效率和卡诺机逆循环致冷系数的计算；会计算一般热机效率

13-3-1 循环过程 13-3-2 热机和热机效率 13-3-3 制冷机和制冷系数 13-3-4 卡诺循环 明确循环的概念，理解热机循环和致冷机循环中的能量 转换关系；掌握卡诺机正循环效率和卡诺机逆循环致冷 系数的计算；会计算一般热机效率。 学习要求 §13-3 循环与效率

热力学研究各种过程的目的之一就是提高热机效率。热机就是通过某种工质不断地把吸收的热量转变为机械功的装置，如内燃机，蒸气机等。热机不断吸收热量向外做功就必须重复某些过程，使工质的状态能够复原。一

热力学研究各种过程的目的之一就是提高热机效率。热机就是 通过某种工质不断地把吸收的热量转变为机械功的装置，如内 燃机，蒸气机等。 热机不断吸收热量向外做功就必须重复某些过程，使工质的状 态能够复原

循环过程13-3-1循环：系统经过一系列状态变化又回到原来的状态。△U=0重要特征：经历循环回到初始状态Q-A-0经过一个循环过程，系统吸收的净热量等于系统对外所做的净功。p如果循环的各阶段为准静态过程，循环过程可用状态图，如p－V图上的闭合曲线表示。工质0V-

重要特征:经历循环回到初始状态 U = 0 13-3-1 循环过程 循环：系统经过一系列状态变化又回到原来的状态。 Q A- 0 ＝ 经过一个循环过程，系统吸收的净热量等 于系统对外所做的净功。 如果循环的各阶段为准静态 过程，循环过程可用状态图， 如 p − V 图上的闭合曲线表示。 p V 0 工质

QD正循环(p-V图沿顺时针方向进行）0A=A, -A|>0（系统对外作功)hA=Q -Q0n正循环也称为热机循环0V通过某种工作物质不断热机：热机的能流图高温热源T地把吸收的热量转变为191机械功的装置。-A蒸气机、内燃机、汽油机等Q低温热源T

1 2 A A A = −  0 A Q Q = − 1 2 ◆正循环(p-V图沿顺时针方向进行) （系统对外作功） Ⅰ Ⅱ Q1 Q2 a b V p O 正循环也称为热机循环 · · 热机：通过某种工作物质不断 地把吸收的热量转变为 机械功的装置。 蒸气机、内燃机、汽油机等 热 机 的 能 流 图 Q2 Q1 高温热源 T1 低温热源 T2 A

柴油机汽油机吸气吸气AB:A-B:绝热压缩B→C:BC:绝热压缩CD:点火燃烧CD:点火燃烧绝热膨胀DE:绝热膨胀DE:E—B→A：排气E—→B→A：排气-

汽油机 A→B：吸气 B→C：绝热压缩 C→D：点火燃烧 D→E：绝热膨胀 E→B→A：排气 柴油机 A→B：吸气 B→C：绝热压缩 C→D：点火燃烧 D→E：绝热膨胀 E→B→A：排气

Q1p逆循环(p-V图沿逆时针方向进行）0A=A-A|<0（系统对外作负功)[2]-Q, =[A]bQ21逆循环也称为致冷循环0V致冷机：通过对某种工作物质做功，高温热源T使之不断从低温热源吸热致冷机的能流图191并向高温热源放出热量的装置。1Q2空调、电冰箱低温热源TD

◆逆循环(p-V图沿逆时针方向进行) Q Q A 1 2 − = 2 1 A A A = −  0 （系统对外作负功） 逆循环也称为致冷循环 Ⅰ Ⅱ Q1 Q2 a b V p O · · 致冷机：通过对某种工作物质做功， 使之不断从低温热源吸热， 并向高温热源放出热量的 装置。 空调、电冰箱 致 冷 机 的 能 流 图 Q2 T2 低温热源 A Q1 高温热源 T1

FB0VE（压缩机）：绝热压缩D（冷藏室）：等温压缩电冰箱C（节流阀）：绝热膨胀B（散热器）：等温膨胀-

电冰箱 B（散热器）：等温膨胀 C（节流阀）：绝热膨胀 D（冷藏室）：等温压缩 E（压缩机）：绝热压缩 p 0 V D E B C