热学之热机与制冷机.ppt

§2.6循环过程与热机效率发电厂蒸汽动力循环示意图二、热机循环⑴正循环－热机循环效果：利用高温热源吸收的热能对外作功。B:热交换
C:减压阀
D:冷却室
E:压缩机制冷系数：三、卡诺热机RTV（1）卡诺热机工作物质只与两个热源交换能量，且整个过程都是准静态过程卡诺循环由两个可逆的等温过程和两个可逆的绝热过程组成。
（2）理想气体卡诺循环的效率只由高温热源和低温热源的温度决定：
两个热源的温度差越大，从高温热源所吸取的热量Q1的利用率越高，这是提高热机效率的方向之一。解：A例2:1mol单原子分子理想气体（CV=3R/2）,经历如图所示的循环abca,求循环效率?a例4：一热机在1000K于300K之间工作。（1）高温热源提高到1100K;（2）低温热源降低到200K，求理论上的热机效率各增加多少？实用上取何种方案？例5:1mol理想气体在400K与300K之间完成一卡诺循环，在等温线上，起始体积为1L，最后体积为5L，试计算在此循环中所作的功，以及高温热源吸收的热量和传给低温热源的热量。例6设有一以理想气体为工作物质的热
机循环，如图所示，试证明其效率为：<致冷系数：例7：可逆热机的效率为η=0.25，若将此热机按原循环逆向运行而作为致冷机，求(1)该致冷机的致冷系数；(2)在致冷循环中当输入功为450kJ时，该致冷机从低温热源的吸热Q2和向高温热源的放热Q1。
解：(1)ε=1/η－1=1/0.25－1=3
(2)因ε=Q2/A，故
Q2=εA=3450kJ=1350kJ
Q1=Q2+A=1350+450
=1800kJ例8：一台家用冰箱，放在室温为27C的房间里，做一盘零下13C的冰块需从冰室取走2.09105J的热量，设冰箱为理想卡诺制冷机，问：①做一盘冰块需作多少功？②若此冰箱以2.09102的速率取出热量，要求的电功率多少kw？③作冰块需多少时间？功率:§2.7焦耳-汤姆孙实验焦耳实验的局限性：水与水槽热容量太大，而气体自由膨胀前后的温度变化又可能很小，因此实验无法对实际气体得出确切结论。
多孔塞实验：
（1）在活塞A和多孔塞之间充有(P1,V1,T1)的气体，而活塞B紧贴多孔塞；
（2）实验时以外压强P1推动活塞A向右缓慢移动使气体经过多孔塞流向压强较小的多孔塞右边区域，并给活塞B以向左的较低外压强P2并让B也缓慢向右移动，以维持流过多孔塞的气体压强为较低的P2；
由于多孔塞对气体的较大阻滞作用，从而能够在多孔塞两边维持一定压强差，使气体从原来的压强P1绝热地经多孔塞后降为P2。焦耳-汤姆孙(Thomson)实验绝热过程:Q=0，
U2－U1=P1V1－P2V2
U1+P1V1=U2+P2V2
绝热节流过程前后的焓不变，即H2=H1
理想气体：△U=CV△TPV=RT
CV（T2－T1）=R（T1－T2）
（CV－R）（T2－T1）=0
T1=T2空气、氧气、氮气温度下降0.25K
二氧化碳温度下降0.75K
氢气温度升高0.03K实验表明：
①所有的理想气体在节流过程前后的温度不变;
②对于实际气体,若气体种类不同,初末态温度、压强不同,节流前后温度变化就不同;
③一般的气体（氮、氧、空气），在常温下节流后温度都降低，这称为节流致冷效应；
但对于氢气、氦气，在常温下节流后温度反而升高，这称为负节流效应。
为研究在不同压强、温度下的不同种类气体经节流后的温度变化，常用实验在T-P图上作出各条等焓线。T/K①曲线内侧αi>0节流降压，气体降温（致冷区）;
②曲线外侧αi<0节流降压，气体升温（致热区）;家
用
电
冰
箱
循
环低温是指比液态空气在1大气压下的沸点80K更低的温度。本章节小结与基本要求三、功是力学相互作用下的能量转移
功不是表征系统状态的量，而是与作功过程有关量。
功的几何意义:功在数值上等于P~V图上过程曲线下的面积。
理想气体在几种可逆过程中功的计算
四、热量与功
热量与功是系统状态变化中伴随发生的两种不同的能量传递形式，它们都与状态变化的中间过程有关，都不是系统状态的函数，不满足多元函数的全微分条件。五、热力学第一定律
1、能量守恒定律
第一类永动机(不消耗任何形式的能量而能对外作功的机械)是不能制作出来的。
2、内能定理
内能是态函数
U2—U1=A绝热
3、热力学第一定律的数学表达六、热容与焓3、绝热过程
（1）泊松方程
（2）绝热线与等温线的比较
4、多方过程
八、热机
热机的效率卡诺热机的效率准静态过程1、一定量的理想气体，经历某过程后，它的温度升高了。根据热力学定律可以断定：
（1）该理想气体系统在此过程中吸了热。
（2）在此过程中外界对该理想气体系统作了正功
（3）该理想气体系统的内能增加了。
（4）在此过程中理想气体系统从外界吸了热，又
对外界作了功。
以上正确的断言是