高二物理競賽循環(huán)過程課件

過程特征過程方程AΔEQ氣體摩爾熱容等體等壓等溫絕熱多方V=CA=0P=CT=CdE=0dQ=00引言：

系統(tǒng)經(jīng)過一系列變化狀態(tài)過程后，又回到原來的狀態(tài)的過程叫熱力學(xué)循環(huán)過程.循環(huán)過程的提出是18世紀(jì)研究如何將熱轉(zhuǎn)換為功的問題上提出來的，表面上看，似乎等溫膨脹最理想。（)即從外界吸收熱全部變?yōu)楣?。這種想法如何呢？事實(shí)上說明這種辦法不行。AB1）氣缸長度是有限的，膨脹不可能無限制地進(jìn)行下去。2）即使氣缸可以做得無限長，但當(dāng)氣缸內(nèi)壓強(qiáng)與外界一致時(shí)，膨脹也將停止。大量事實(shí)證明；要連續(xù)地把熱轉(zhuǎn)換為功只有利用循環(huán)過程。熱機(jī)---通過循環(huán)過程不斷把熱轉(zhuǎn)換為功的機(jī)器。恒溫體A

熱機(jī)發(fā)展簡介

1698年薩維利和1705年紐可門先后發(fā)明了蒸汽機(jī)，當(dāng)時(shí)蒸汽機(jī)的效率極低.1765年瓦特進(jìn)行了重大改進(jìn)，大大提高了效率.人們一直在為提高熱機(jī)的效率而努力，從理論上研究熱機(jī)效率問題，一方面指明了提高效率的方向，另一方面也推動(dòng)了熱學(xué)理論的發(fā)展.各種熱機(jī)的效率液體燃料火箭柴油機(jī)汽油機(jī)蒸汽機(jī)物質(zhì)系統(tǒng)經(jīng)歷一系列變化后又回到初始狀態(tài)的整個(gè)過程叫循環(huán)過程，簡稱循環(huán)。循環(huán)工作的物質(zhì)稱為工作物質(zhì)，簡稱工質(zhì)。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p-V

圖上的一條閉合曲線表示。一、循環(huán)過程及其特征1、循環(huán)過程ABAB循環(huán)過程的特點(diǎn)：E=02、循環(huán)過程的分類沿順時(shí)針方向進(jìn)行的循環(huán)稱為正循環(huán)(熱機(jī)的基本工作過程)。在正循環(huán)中，系統(tǒng)對外界作正功ABAB工質(zhì)在整個(gè)循環(huán)過程中對外所作的功等于各個(gè)過程中功的代數(shù)和在P－V圖中，即為循環(huán)過程中曲線所圍的面積Sacbda沿反時(shí)針方向進(jìn)行的循環(huán)稱為逆循環(huán)。制冷機(jī)的基本工作過程在逆循環(huán)中，外界對系統(tǒng)作功ABAB整個(gè)循環(huán)過程所吸收的凈熱量工質(zhì)從外界吸收熱量的總和為放給外界的熱量總和為整個(gè)循環(huán)過程所吸收的凈熱量由熱一律：熱機(jī):通過工質(zhì)使熱量不斷轉(zhuǎn)換為功的機(jī)器。二、循環(huán)的效率熱機(jī)效率1、熱機(jī)(正循環(huán))的效率ABAB2、致冷機(jī)（逆循環(huán)）的致冷系數(shù)工質(zhì)對外作負(fù)功致冷系數(shù)整個(gè)循環(huán)過程工質(zhì)從外界吸收熱量的總和為Q2放給外界的熱量總和為Q1ABAB卡諾循環(huán)是由兩個(gè)準(zhǔn)靜態(tài)等溫過程和兩個(gè)準(zhǔn)靜態(tài)絕熱過程組成.三卡諾循環(huán)

AABCD

1824年法國的年青工程師卡諾提出一個(gè)工作在兩熱源之間的理想循環(huán)—卡諾循環(huán).給出了熱機(jī)效率的理論極限值;他還提出了著名的卡諾定理.低溫?zé)嵩锤邷責(zé)嵩纯ㄖZ熱機(jī)（1）AB：等溫膨脹。與溫度為T1的高溫?zé)嵩唇佑|，T1不變,體積由V1膨脹到V2分析：從熱源吸收熱量為:A(P1、V1、T1)B(P2、V2、T1)從高溫?zé)嵩次盏臒崃咳坑脕碜鞴ABCD（2）BC：絕熱膨脹，體積由V2變到V3，吸熱為零。B(P2、V2、T1)B(P3、V3、T2)在此過程中，內(nèi)能的減少全部用來作功AABCD（3）CD：等溫壓縮，與溫度為T2的低溫?zé)嵩唇佑|,T2不變，體積由V3壓縮到V4，向熱源放熱為:C(P3、V3、T2)D(P4、V4、T2)（4）DA：絕熱壓縮，體積由V4變到V1，放熱為零（5）總效果：從高溫?zé)嵩次諢崃縌1，向低溫?zé)嵩捶艧酫2，對外作凈功4、卡諾循環(huán)的效率由熱機(jī)效率的定義：對絕熱線BC和DA：AABCD說明：（1）完成一次卡諾循環(huán)必須有溫度一定的高溫和低溫?zé)嵩矗?）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1（4）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。AABCD卡諾制冷機(jī)（卡諾逆循環(huán)）卡諾制冷機(jī)制冷系數(shù)高溫?zé)嵩吹蜏責(zé)嵩纯ㄖZ制冷機(jī)致冷系數(shù)AABCD圖中兩卡諾循環(huán)嗎？討論五、幾種循環(huán)過程1、奧托循環(huán)（兩個(gè)等容過程和兩個(gè)絕熱過程）Q1Q2等容過程Q1＝E>02、等容絕熱等壓過程Q1＝E>0絕熱Q＝E＋A<0等容過程Q＝-E<04、等壓等容過程Q11Q12Q21Q22Q1＝Q11＋Q12Q2＝Q21＋Q223、等容等溫等壓過程Q11等溫Q12Q2Q1＝Q11＋Q125、Q1等溫Q2絕熱總結(jié)：各個(gè)過程的吸熱和放熱的情況等溫：等溫膨脹吸熱等溫壓縮放熱等壓：等壓膨脹吸熱等壓壓縮放熱等容：等容升壓吸熱等壓減壓放熱例11mol氧氣作如圖所示的循環(huán).求循環(huán)效率.解:Q1＝QabQ2＝|Qbc|+|Qca|QpVpV000等溫abc02VQQcaabbc2p0例2、一卡諾熱機(jī)，T1＝400K，T2＝300K，在一個(gè)循環(huán)過程中的凈功為A＝800J，現(xiàn)低溫不變，使高溫提高，循環(huán)一次A＝10000J，進(jìn)行二次循環(huán)，又兩循環(huán)在相同的絕熱線之間求（1）第二次時(shí)，向低溫放的熱（2）第二次循環(huán)的效率s（3）二次循環(huán)高溫?zé)嵩吹臏囟?/p>