第15章 熱力學(xué)第一定律

1、KAKBconsnconsextEEAAAint,int,質(zhì)點(diǎn)系的動(dòng)能定理質(zhì)點(diǎn)系的動(dòng)能定理五、機(jī)械能守恒定律五、機(jī)械能守恒定律KAKBextEEAAintPBPAconsEEAint,對(duì)于保守內(nèi)力對(duì)于保守內(nèi)力ABconsnextEEAAint,代入代入)()(int,PAPBKAKBconsnextEEEEAApkEEE 機(jī)械能機(jī)械能質(zhì)點(diǎn)系在運(yùn)動(dòng)過程中，它所受的外力的功與系統(tǒng)內(nèi)非保質(zhì)點(diǎn)系在運(yùn)動(dòng)過程中，它所受的外力的功與系統(tǒng)內(nèi)非保守力的功的總和等于它的機(jī)械能的增量。守力的功的總和等于它的機(jī)械能的增量。15-1 功功 熱量熱量 熱力學(xué)第一定律熱力學(xué)第一定律 熱力學(xué)第一定律描述的是熱力學(xué)系統(tǒng)狀熱力學(xué)

2、第一定律描述的是熱力學(xué)系統(tǒng)狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)所遵循的態(tài)發(fā)生變化時(shí)所遵循的能量守恒定律。能量守恒定律。intEAext外力對(duì)系統(tǒng)內(nèi)各質(zhì)外力對(duì)系統(tǒng)內(nèi)各質(zhì)點(diǎn)所做功之和。點(diǎn)所做功之和。系統(tǒng)的內(nèi)能系統(tǒng)的內(nèi)能改變系統(tǒng)內(nèi)能改變系統(tǒng)內(nèi)能 外力做功外力做功 的兩種方式的兩種方式extAintE（1）宏觀功）宏觀功 系統(tǒng)的邊界發(fā)生宏觀位移。系統(tǒng)的邊界發(fā)生宏觀位移。A熱量傳遞可以改變系統(tǒng)的內(nèi)能熱量傳遞可以改變系統(tǒng)的內(nèi)能（2）微觀功）微觀功QQAAextdlpF熱力學(xué)第一定律熱力學(xué)第一定律Q0，系統(tǒng)吸收熱量系統(tǒng)吸收熱量；Q0,系統(tǒng)對(duì)外作正功系統(tǒng)對(duì)外作正功；A0,系統(tǒng)內(nèi)能增加系統(tǒng)內(nèi)能增加， E0,系統(tǒng)內(nèi)能減少系統(tǒng)內(nèi)能減少。

3、規(guī)定規(guī)定熱力學(xué)第一定律熱力學(xué)第一定律的普遍形式的普遍形式EQA 在一給定的過程中，外界對(duì)系統(tǒng)做的功和傳在一給定的過程中，外界對(duì)系統(tǒng)做的功和傳給系統(tǒng)的熱量之和等于系統(tǒng)內(nèi)能的增量。給系統(tǒng)的熱量之和等于系統(tǒng)內(nèi)能的增量。熱熱力學(xué)第一定律力學(xué)第一定律AEQ 系統(tǒng)對(duì)外做功系統(tǒng)對(duì)外做功 第一類永動(dòng)機(jī)不可能制成也可做為熱第一類永動(dòng)機(jī)不可能制成也可做為熱力學(xué)第一定律的另一種表述力學(xué)第一定律的另一種表述 熱力學(xué)第一定律只適用于（熱力學(xué)第一定律只適用于（ ）（A）準(zhǔn)靜態(tài)過程；）準(zhǔn)靜態(tài)過程；（B）初、終態(tài)為平衡態(tài)的一切過程；）初、終態(tài)為平衡態(tài)的一切過程；（C）封閉系統(tǒng)（即孤立系統(tǒng)）；）封閉系統(tǒng)（即孤立系統(tǒng)）；（D）一

4、切熱力學(xué)系統(tǒng)的任意過程；）一切熱力學(xué)系統(tǒng)的任意過程； 當(dāng)熱力學(xué)系統(tǒng)在外界影響下，從一個(gè)狀態(tài)到另一當(dāng)熱力學(xué)系統(tǒng)在外界影響下，從一個(gè)狀態(tài)到另一個(gè)狀態(tài)的變化過程，稱為個(gè)狀態(tài)的變化過程，稱為熱力學(xué)過程熱力學(xué)過程，簡(jiǎn)稱，簡(jiǎn)稱過程過程。熱力學(xué)過程熱力學(xué)過程非靜態(tài)過程非靜態(tài)過程準(zhǔn)靜態(tài)過程準(zhǔn)靜態(tài)過程 15-215-2準(zhǔn)靜態(tài)過程準(zhǔn)靜態(tài)過程準(zhǔn)靜態(tài)過程準(zhǔn)靜態(tài)過程：系統(tǒng)從一平衡態(tài)到另一平衡態(tài)，如果過：系統(tǒng)從一平衡態(tài)到另一平衡態(tài)，如果過程中所有程中所有中間態(tài)中間態(tài)都可以都可以近似地看作平衡態(tài)近似地看作平衡態(tài)的過程。的過程。準(zhǔn)靜態(tài)過程準(zhǔn)靜態(tài)過程二、過程曲線：二、過程曲線：pV圖上，任何一點(diǎn)代表圖上，任何一點(diǎn)代表一個(gè)平衡態(tài)

5、，一條連續(xù)曲一個(gè)平衡態(tài)，一條連續(xù)曲線代表一個(gè)準(zhǔn)靜態(tài)過程線代表一個(gè)準(zhǔn)靜態(tài)過程。這樣的曲線稱為這樣的曲線稱為過程曲線過程曲線，準(zhǔn)靜，準(zhǔn)靜態(tài)過程是一種態(tài)過程是一種理想的極限理想的極限。po),(111TVpI),(222TVpII 狀態(tài)圖狀態(tài)圖V準(zhǔn)靜態(tài)過程準(zhǔn)靜態(tài)過程準(zhǔn)靜態(tài)過程準(zhǔn)靜態(tài)過程準(zhǔn)靜態(tài)過程準(zhǔn)靜態(tài)過程AEQ 2.2.準(zhǔn)靜態(tài)過程系統(tǒng)對(duì)外做功準(zhǔn)靜態(tài)過程系統(tǒng)對(duì)外做功A3.3.準(zhǔn)靜態(tài)過程系統(tǒng)吸收的熱量準(zhǔn)靜態(tài)過程系統(tǒng)吸收的熱量Q1.1.準(zhǔn)靜態(tài)過程系統(tǒng)內(nèi)能的變化準(zhǔn)靜態(tài)過程系統(tǒng)內(nèi)能的變化E1.1.準(zhǔn)靜態(tài)過程系統(tǒng)內(nèi)能的變化準(zhǔn)靜態(tài)過程系統(tǒng)內(nèi)能的變化E理想氣體理想氣體RTiE2TRiE22.2.準(zhǔn)靜態(tài)過程的功準(zhǔn)靜態(tài)

6、過程的功當(dāng)活塞移動(dòng)微小位移當(dāng)活塞移動(dòng)微小位移dl時(shí)，時(shí)，系統(tǒng)對(duì)外界所作的元功為：系統(tǒng)對(duì)外界所作的元功為：(1).(1).體積功的計(jì)算體積功的計(jì)算dlpSF光滑光滑pdVpSdlFdldA ,dA,dV00 系統(tǒng)對(duì)外作正功；系統(tǒng)對(duì)外作正功；,dA,dV00 系統(tǒng)對(duì)外作負(fù)功；系統(tǒng)對(duì)外作負(fù)功；,dA,dV00 系統(tǒng)不作功。系統(tǒng)不作功。(2)、體積功的圖示、體積功的圖示 比較比較 a , b過程可知，功的數(shù)值不僅與初態(tài)和過程可知，功的數(shù)值不僅與初態(tài)和末態(tài)有關(guān)，而且還依賴于所經(jīng)歷的中間狀態(tài)，末態(tài)有關(guān)，而且還依賴于所經(jīng)歷的中間狀態(tài)，功功與過程的路徑有關(guān)與過程的路徑有關(guān)。 功是過程量功是過程量由積分意義可知

7、，功的大小等由積分意義可知，功的大小等于于pV 圖上過程曲線圖上過程曲線p(V)下下的的面積面積。 21VVpdVAa pVpVdVV IoIIb2V1V2p1p系統(tǒng)體積由系統(tǒng)體積由V1變?yōu)樽優(yōu)閂2，系統(tǒng)對(duì)外系統(tǒng)對(duì)外界作總功為：界作總功為：pdVdA 如圖，如圖，a、b為氣體的兩條等體線，若一定質(zhì)量的氣體由狀態(tài)為氣體的兩條等體線，若一定質(zhì)量的氣體由狀態(tài)A等壓地變化到狀態(tài)等壓地變化到狀態(tài)B，則在此過程中有（，則在此過程中有（ ）P0TabAB0, 0, 0)(EQAA0, 0, 0)(EQAB0, 0, 0)(EQAC0, 0, 0)(EQAD 21VVpdVA)(mol例例15.1 的理想氣體

8、在保持溫度的理想氣體在保持溫度T不變的情況下，不變的情況下，體積從體積從 經(jīng)過準(zhǔn)靜態(tài)過程變化到經(jīng)過準(zhǔn)靜態(tài)過程變化到 。求在這一等溫過。求在這一等溫過程中氣體對(duì)外做的功和它從外界吸收的熱量。程中氣體對(duì)外做的功和它從外界吸收的熱量。1V2V（1）氣體對(duì)外做的功）氣體對(duì)外做的功:21VVdVVRT211VVdVVRTRTpV12lnVVRTRTiE2（2）從外界吸收的熱量：）從外界吸收的熱量：0EAEQ A氣體的等溫過程氣體的等溫過程例例9.2 壓強(qiáng)為壓強(qiáng)為 時(shí)，時(shí)，1mol的水在的水在 變成水蒸汽，它的變成水蒸汽，它的內(nèi)能增加多少？已知在此壓強(qiáng)和溫度下，水和水蒸汽的摩爾體積內(nèi)能增加多少？已知在此壓

9、強(qiáng)和溫度下，水和水蒸汽的摩爾體積分別為分別為 和和 ，而水的汽化熱，而水的汽化熱為為Pa510013. 1C0100molcmVml/8 .183,molcmVmg/1001. 334,molJL/1006. 44水mol1水蒸汽mol1等溫等溫C0100等壓等壓Pa510013. 1水從外界吸收熱量水從外界吸收熱量Q：)(1006. 44JLQ水汽對(duì)外做功水汽對(duì)外做功A:)(1005. 3)(3,JVVppdVAmlmgVVmgmlAEQ 水的內(nèi)能增量水的內(nèi)能增量 ：EAQE15.3熱容熱容摩爾熱容摩爾熱容：1mol物質(zhì)的熱容（物質(zhì)的熱容（Cm）11 molKJdTdQCm熱容熱容：系統(tǒng)在某

10、一無限小過程中吸收熱量：系統(tǒng)在某一無限小過程中吸收熱量dQ與溫度與溫度變化變化dT的比值稱為系統(tǒng)在該過程的熱容（的比值稱為系統(tǒng)在該過程的熱容（C）3.3.準(zhǔn)靜態(tài)過程系統(tǒng)吸收的熱量準(zhǔn)靜態(tài)過程系統(tǒng)吸收的熱量Q等壓過程系統(tǒng)吸收的熱量等壓過程系統(tǒng)吸收的熱量1、理想氣體的定壓摩爾熱容量、理想氣體的定壓摩爾熱容量pmpdTdQC)(1,pdTdVpdTdE)(1RdTpdVRdTidE2RRiCmp2,AEQ pdVdEdQp)(TCQmp,2、理想氣體的定體摩爾熱容、理想氣體的定體摩爾熱容VmVdTdQC)(1,VdTdE)(1RiCmV2,VdTpdVdE)(1RdTidE2理想氣體理想氣體TCEmV

11、,TCQmV,等體過程系統(tǒng)吸收的熱量等體過程系統(tǒng)吸收的熱量mVmpCC,ii2RRiCmp2,RiCmV2,RiRRi22（比熱比）（比熱比）關(guān)于氣體熱容關(guān)于氣體熱容C，下列說法正確的是（，下列說法正確的是（ ）（A）C一定為正值；一定為正值；（B）由于）由于 、 都是常數(shù)，都是常數(shù)，C與過程無關(guān)；與過程無關(guān)；VCpC（C）C不能為零；不能為零；（D）C可以為無窮大；可以為無窮大；例例15.2 20mol 氧氣由狀態(tài)氧氣由狀態(tài)1變到狀態(tài)變到狀態(tài)2所經(jīng)歷的過程如圖所示。試分所經(jīng)歷的過程如圖所示。試分別求出這兩個(gè)過程中的別求出這兩個(gè)過程中的A與與Q以及氧氣以及氧氣內(nèi)能的變化內(nèi)能的變化 。氧分子。氧

12、分子當(dāng)成剛性分子理想氣體看待。當(dāng)成剛性分子理想氣體看待。12EE 0510152010 2030 405012a（1）1-a-2過程過程LV /)10013.1/(5Pap)(1081.05JA)(22VVpAa)(1013.05J)(212TTRiERTPV)(21122VpVpiAEQ )(1094.05J0510152010 2030 405012aLV /)10013.1/(5Pap)(2,2ampaTTCQ)(222aTTRi)(2222aaVpVpiJ51084.2aaEQ11)()(1,TTCamV)(21TTRiaRTPV)(211VpVpiaa)(1090.15J)(1094

13、.0)1084.2(1090.155521JQQQaa（1）1-2過程過程0510152010 2030 405012aLV /)10013.1/(5Pap功可以由曲線下的面積求出：功可以由曲線下的面積求出：2)(2112VVppAJ51051.0JA51051.0)(12,TTCEmVJ51013.0AEQJ5551064.01051.01013.0習(xí)題習(xí)題15.1使一定質(zhì)量的理想氣體的狀態(tài)按圖中的曲線沿箭使一定質(zhì)量的理想氣體的狀態(tài)按圖中的曲線沿箭頭所示的方向發(fā)生變化，圖線的頭所示的方向發(fā)生變化，圖線的BC段是以段是以p軸軸和和V軸軸為漸為漸進(jìn)線的雙曲線。進(jìn)線的雙曲線。p3612V/L010

14、2040ABCD已知?dú)怏w在狀態(tài)已知?dú)怏w在狀態(tài)A時(shí)的溫時(shí)的溫度度 ，求氣體在，求氣體在B,C,D狀態(tài)時(shí)的溫度。狀態(tài)時(shí)的溫度。（1）KTA300atmP/RTPVPRTVBBAATVTVAABBTVVTAT2CTBA等壓等壓DC 等壓等壓CCDDTVTVCCDDTVVTCT2112V/L0102040ABCDatmP/從從A到到D氣體對(duì)外做的功總共是氣體對(duì)外做的功總共是多少。多少。(2)CDBCABAAAA)(ABAABVVpABCBBCVVRTAln)(CDCCDVVpABCBBVVVpln一熱力學(xué)系統(tǒng)由狀態(tài)一熱力學(xué)系統(tǒng)由狀態(tài)a沿沿 過程到達(dá)狀態(tài)過程到達(dá)狀態(tài)b時(shí)，吸收了時(shí)，吸收了560J的熱量，

15、對(duì)外做了的熱量，對(duì)外做了356J的功。的功。習(xí)題習(xí)題15.2acbp36(1)如果它沿如果它沿 過程到達(dá)狀態(tài)過程到達(dá)狀態(tài)b時(shí)，對(duì)外做了時(shí)，對(duì)外做了220J的功，它吸的功，它吸收了多少熱量？收了多少熱量？adbV0abcdP過程bcaJQacb560JAacb356JAQEEacbacbab204過程bdaJAadb220JEEab204JAEEQabadb424AEQ V0abcdP（2）當(dāng)它由狀態(tài)）當(dāng)它由狀態(tài)b沿曲線沿曲線 返返回狀態(tài)回狀態(tài)a時(shí)，外界對(duì)它做了時(shí)，外界對(duì)它做了282J的功，它將吸收多少熱量？是真的功，它將吸收多少熱量？是真吸了熱，還是放了熱？吸了熱，還是放了熱？ba過程ab J

16、Aba282JEEab204bababaAEEQJ486)282()204(JEEba204系統(tǒng)對(duì)外放出了系統(tǒng)對(duì)外放出了486J熱量！熱量！AEQ 21VVpdVA總結(jié)總結(jié)RTPV等體：等體：0A等壓：等壓：等溫：等溫：)(12VVpA21VVdVVRTA12lnVVRT)(2)(1212,TTRiTTCmV)(22)(1212,TTRiTTCmpQ等壓：等壓：等體：等體：E)(2)(1212,TTRiTTCmVAEQ 等溫：等溫：12lnVVRT作業(yè) 第14、15章 一、7 二、4 P37 習(xí)題15.3 21VVpdVA回顧回顧RTPV等體：等體：0A等壓：等壓：等溫：等溫：)(12VVpA

17、21VVdVVRTA12lnVVRT)(2)(1212,TTRiTTCmV)(22)(1212,TTRiTTCmpQ等壓：等壓：等體：等體：E)(2)(1212,TTRiTTCmVAEQ 等溫：等溫：12lnVVRT一、一、1.絕熱過程絕熱過程0, 0AEQ系統(tǒng)不與外界交換熱量的過程。系統(tǒng)不與外界交換熱量的過程。 絕熱過程中系統(tǒng)對(duì)外做功全部是以系統(tǒng)內(nèi)能絕熱過程中系統(tǒng)對(duì)外做功全部是以系統(tǒng)內(nèi)能減少為代價(jià)的。減少為代價(jià)的。2.絕熱方程絕熱方程恒恒量量恒恒量量恒恒量量 TpTVpV1115-4 絕熱過程絕熱過程EA1、準(zhǔn)靜態(tài)絕熱方程的推導(dǎo)、準(zhǔn)靜態(tài)絕熱方程的推導(dǎo)RTpV聯(lián)立消去聯(lián)立消去dTRdTVdpp

18、dV0) 2(iVdppdVi恒量恒量TpTV110, 0AEQRdTidE2pdVdA0dAdE02 pdVRdTi0 VdVpdp )2(ii 恒恒量量 pV如圖，一定質(zhì)量的理想氣體分別經(jīng)過絕熱如圖，一定質(zhì)量的理想氣體分別經(jīng)過絕熱過程過程1和某一和某一過程過程2由由狀態(tài)狀態(tài)a到狀態(tài)到狀態(tài)b，這兩個(gè)過程中的熱容量分別用，這兩個(gè)過程中的熱容量分別用 及及 表示，則表示，則有（有（ ）1C2C0, 0)(21CCA0, 0)(21CCB0, 0)(21CCC0, 0)(21CCDpVo絕絕熱熱線線12ba絕熱線與等溫線比較絕熱線與等溫線比較膨脹相同的體積絕熱比等溫壓強(qiáng)下降得快膨脹相同的體積絕熱比

19、等溫壓強(qiáng)下降得快CpV 0 VdppdVVpdVdpT CpV 01dpVdVVpVpdVdpS ATASdVdpdVdp pVAAVV TP SP o絕絕熱熱線線等溫線等溫線Ap等溫等溫絕熱絕熱絕熱線比等溫線更陡。絕熱線比等溫線更陡。例例15.3 一定質(zhì)量的理想氣體，從初態(tài)一定質(zhì)量的理想氣體，從初態(tài) 開始，經(jīng)過準(zhǔn)靜態(tài)絕熱開始，經(jīng)過準(zhǔn)靜態(tài)絕熱過程，體積膨脹到過程，體積膨脹到 ，求在這一過程中氣體對(duì)外做的功。設(shè)該氣體，求在這一過程中氣體對(duì)外做的功。設(shè)該氣體的比熱比為的比熱比為),(11Vp2V 21VVpdVA恒量pV11VpVVpp112111VVdVVVpA21111VVdVVVp)(1 1

20、12111VVVp2、氣體絕熱自由膨脹、氣體絕熱自由膨脹氣體氣體真空真空Q=0A=0E=0AEQ TTT12如圖所示，一絕熱密閉的容器，用隔板分成如圖所示，一絕熱密閉的容器，用隔板分成相等相等的兩部分，左的兩部分，左邊盛有一定量的理想氣體，壓強(qiáng)為邊盛有一定量的理想氣體，壓強(qiáng)為 ，右邊為真空。今將隔板，右邊為真空。今將隔板抽去，氣體自由膨脹，當(dāng)氣體達(dá)到平衡時(shí)，氣體的壓強(qiáng)是抽去，氣體自由膨脹，當(dāng)氣體達(dá)到平衡時(shí)，氣體的壓強(qiáng)是 0p(A) (B)(C) (D)0p20p02 prrp2/0氣體氣體真空真空對(duì)于一定量的對(duì)于一定量的理想氣體理想氣體，下列過程中，下列過程中不可能不可能發(fā)生的過程發(fā)生的過程是

21、（是（ ）（A）從外界吸收熱量但溫度降低；）從外界吸收熱量但溫度降低；（B）對(duì)外做正功且同時(shí)吸熱；）對(duì)外做正功且同時(shí)吸熱；（C）吸熱且同時(shí)體積被壓縮；）吸熱且同時(shí)體積被壓縮；（D）等溫下的絕熱膨脹過程；）等溫下的絕熱膨脹過程；習(xí)題習(xí)題15.6 有一氣缸由絕熱壁和絕熱活塞構(gòu)成。最初氣缸內(nèi)體積為有一氣缸由絕熱壁和絕熱活塞構(gòu)成。最初氣缸內(nèi)體積為30L，有一隔板將其分成兩部分：體積為，有一隔板將其分成兩部分：體積為20L的部分充以的部分充以35g氮?dú)猓獨(dú)?，壓?qiáng)為壓強(qiáng)為2atm：另一部分為真空。今將隔板上的孔打開，使氮?dú)獬錆M：另一部分為真空。今將隔板上的孔打開，使氮?dú)獬錆M整個(gè)氣缸。然后慢慢地移動(dòng)活塞使

22、氮?dú)馀蛎?，體積變?yōu)檎麄€(gè)氣缸。然后慢慢地移動(dòng)活塞使氮?dú)馀蛎洠w積變?yōu)?0L。（1）求最后氮?dú)獾膲簭?qiáng)和溫度）求最后氮?dú)獾膲簭?qiáng)和溫度20L30L50L12TT RVpT111K3902T2211VpVp2112VVppatm3420L30L 絕熱自由膨脹絕熱自由膨脹30L50L 絕熱過程絕熱過程20L30L50LCpV 3322VpVp)(3223VVpp mVmpCC,ii24 . 1525atmp652. 03RVpT333K317(2) 求氮?dú)怏w積從求氮?dú)怏w積從20L變到變到50L的整個(gè)過程中氮?dú)鈱?duì)外所做的功及的整個(gè)過程中氮?dú)鈱?duì)外所做的功及氮?dú)鈨?nèi)能的變化。氮?dú)鈨?nèi)能的變化。)(213TTRiEJ

23、31090.10QEAJ31090.120L30L50L熱機(jī)熱機(jī) ：持續(xù)地將熱量轉(zhuǎn)變?yōu)楣Φ臋C(jī)器：持續(xù)地將熱量轉(zhuǎn)變?yōu)楣Φ臋C(jī)器 . .工作物質(zhì)工作物質(zhì)（工質(zhì)）：熱機(jī)中被利用來吸收熱量并（工質(zhì)）：熱機(jī)中被利用來吸收熱量并對(duì)外做功的物質(zhì)對(duì)外做功的物質(zhì)15-5 循環(huán)過程循環(huán)過程 一個(gè)系統(tǒng)，如熱機(jī)中的工質(zhì)經(jīng)歷一系列變化后又回一個(gè)系統(tǒng)，如熱機(jī)中的工質(zhì)經(jīng)歷一系列變化后又回到初始狀態(tài)的整個(gè)過程叫到初始狀態(tài)的整個(gè)過程叫循環(huán)過程循環(huán)過程，簡(jiǎn)稱，簡(jiǎn)稱循環(huán)循環(huán)。循環(huán)過程的特點(diǎn)：循環(huán)過程的特點(diǎn)： E=0若循環(huán)的每一階段都是準(zhǔn)靜態(tài)過若循環(huán)的每一階段都是準(zhǔn)靜態(tài)過程，則此循環(huán)可用程，則此循環(huán)可用p-V 圖上的一圖上的一條閉合曲

24、線表示條閉合曲線表示。pVabcd沿順時(shí)針方向進(jìn)行的循環(huán)稱為沿順時(shí)針方向進(jìn)行的循環(huán)稱為正循環(huán)正循環(huán)。沿反時(shí)針方向進(jìn)行的循環(huán)稱為沿反時(shí)針方向進(jìn)行的循環(huán)稱為逆循環(huán)逆循環(huán)。正循環(huán)正循環(huán)：逆循環(huán)逆循環(huán)：卡諾循環(huán)卡諾循環(huán)逆向卡諾循環(huán)（制冷循環(huán)）逆向卡諾循環(huán)（制冷循環(huán)）15.6 卡諾循環(huán)卡諾循環(huán) 由由兩個(gè)準(zhǔn)靜態(tài)等溫過程兩個(gè)準(zhǔn)靜態(tài)等溫過程和和兩個(gè)準(zhǔn)靜態(tài)絕熱過兩個(gè)準(zhǔn)靜態(tài)絕熱過程程所組成的循環(huán)稱之為卡諾循環(huán)。所組成的循環(huán)稱之為卡諾循環(huán)。高溫?zé)嵩锤邷責(zé)嵩碩1低溫?zé)嵩吹蜏責(zé)嵩碩2工質(zhì)工質(zhì)1Q2Q21QQA 凈凈pV432V1V1o21Q2Q3V4V1T2T12：與溫度為：與溫度為T1的高溫?zé)嵩吹母邷責(zé)嵩唇佑|，接觸，

25、T1不變，不變， 體積由體積由V1膨脹膨脹到到V2，從熱源吸收熱量為，從熱源吸收熱量為:1211lnVVRTQpV432V1V1o21Q2Q3V4V1T2T34：與溫度為：與溫度為T2的低溫?zé)嵩唇佑|的低溫?zé)嵩唇佑|,T2不變，體積由不變，體積由V3壓縮到壓縮到V4，從熱源放熱為，從熱源放熱為:4322lnVVRTQ41：絕熱壓縮，體積由：絕熱壓縮，體積由V4變到變到V1，吸熱為零。，吸熱為零。23：絕熱膨脹，體積由：絕熱膨脹，體積由V2變到變到V3，溫度降到，溫度降到吸熱為零。吸熱為零。2T工質(zhì)從外界吸收熱量的總和為工質(zhì)從外界吸收熱量的總和為Q1放給外界的熱量總和為放給外界的熱量總和為Q221Q

26、QQ 凈凈0 AQ凈正循環(huán)過程是將吸收的熱量中的一部分正循環(huán)過程是將吸收的熱量中的一部分Q凈凈轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)化為有用功，另一部分有用功，另一部分Q2放回給外界放回給外界1211QQQA 凈凈吸收的熱量吸收的熱量輸出功輸出功 熱機(jī)正循環(huán)效率熱機(jī)正循環(huán)效率高溫?zé)嵩锤邷責(zé)嵩碩1低溫?zé)嵩吹蜏責(zé)嵩碩2工質(zhì)工質(zhì)1Q2Q21QQA 凈凈1211lnVVRTQ4322lnVVRTQ1243VVVV1214321212111VVlnTVVlnTQQQQQ 對(duì)絕熱線對(duì)絕熱線23和和41：132121 VTVT121TT 卡卡諾諾 142111 VTVT卡諾循環(huán)效率卡諾循環(huán)效率pV432V1V1o21Q2Q3V4V1T2

27、T)(1恒量TV說明：說明：121TT 卡卡諾諾 （1）完成一次卡諾循環(huán)必須有溫度一定的高溫完成一次卡諾循環(huán)必須有溫度一定的高溫 和低溫?zé)嵩春偷蜏責(zé)嵩矗?）卡諾循環(huán)的效率只與兩個(gè)熱源溫度有關(guān)卡諾循環(huán)的效率只與兩個(gè)熱源溫度有關(guān)（3）卡諾循環(huán)效率總小于卡諾循環(huán)效率總小于1（4）在相同高溫?zé)嵩春偷蜏責(zé)嵩粗g的工作的在相同高溫?zé)嵩春偷蜏責(zé)嵩粗g的工作的 一切熱機(jī)中，卡諾循環(huán)的效率最高。一切熱機(jī)中，卡諾循環(huán)的效率最高。一卡諾熱機(jī)的低溫?zé)嵩礈囟葹橐豢ㄖZ熱機(jī)的低溫?zé)嵩礈囟葹?2攝氏度，效率為攝氏度，效率為40%，如，如將其效率提高到將其效率提高到50%，則高溫?zé)嵩吹臏囟刃杼岣?。，則高溫?zé)嵩吹臏囟刃杼岣?。電?/p>

28、箱電冰箱 逆向卡諾循環(huán)反映了制冷機(jī)的工作原理，逆向卡諾循環(huán)反映了制冷機(jī)的工作原理，其能流圖如圖所示。其能流圖如圖所示。工質(zhì)把從低溫?zé)嵩次盏臒崃抗べ|(zhì)把從低溫?zé)嵩次盏臒崃縌2和外界對(duì)和外界對(duì)它所作的功它所作的功A以熱量的形式傳給高溫?zé)嵩匆詿崃康男问絺鹘o高溫?zé)嵩碤1. .pV122V1V4o31Q2Q3V4V1T2T高溫?zé)嵩锤邷責(zé)嵩碩1低溫?zé)嵩吹蜏責(zé)嵩碩2工質(zhì)工質(zhì)1Q2Q凈凈A21QAQ157 制冷循環(huán)制冷循環(huán)4322lnVVRTQ1243VVVV 212TTT1211lnVVRTQpV122V1V4o31Q2Q3V4V1T2T致冷系數(shù)致冷系數(shù)2122QQQAQ外界對(duì)工質(zhì)做凈功大小從低溫處吸收的熱量高溫?zé)嵩锤邷責(zé)嵩碩1低溫?zé)嵩吹蜏責(zé)嵩碩2工質(zhì)工質(zhì)1Q2Q凈凈A21QAQ習(xí)題習(xí)題15.8 一臺(tái)冰箱工作時(shí)，其冷凍室中的溫度為一臺(tái)冰箱工作時(shí)，其冷凍室中的溫度為 ，室溫，室溫為為 。若按理想卡諾致冷循環(huán)計(jì)算，則此致冷機(jī)每消耗。若按理想卡諾致冷循環(huán)計(jì)算，則此致冷機(jī)每消耗 的功，可以從冷凍室中吸出多少熱量？的功，可以從冷凍室中吸出多少熱量？C010C015J3102122TTTAQ2122TTATQJ41005. 11mol氦