热力学第一定律和循环课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,/28,第四节,循环过程 卡诺循环,热力学：,紧密围绕,热机,的研究和应用工作物质重复进行某些过程，不断吸热做功。,一、循环过程,1. 定义：,系统经历一系列变化后又回到初始状态的整,个过程叫循环过程。,准静态循环过程 ：,相图中的闭合曲线,顺时针：,正循环,逆时针：,逆循环,O,p,V,正,逆,1,第四节 循环过程 卡诺循环热力学：紧密围绕热机的研究和应用,2. 共同特征,热力学第一定律：,3. 正循环及其效率,从外界吸热对外做功,热机的循环:,O,p,V,正,a,b,c,d,V,1,V,2,正功,负功,净功,A,T,1,T,2,特征：,2,2. 共同特征热力学第一定律：3. 正循环及其效率从外界吸热,实例：,蒸汽机的循环,Q,1,Q,2,A,1,A,2,效率:,3,实例：蒸汽机的循环Q1Q2A1A2效率:3,热机的能量转换:,从高温热源吸热,（可能不止一个）,向低温热源放热,（可能不止一个）,对外做功,效果,代价,热机效率:,4,热机的能量转换:从高温热源吸热（可能不止一个）向低温热源放热,4. 逆循环及致冷系数,外界对系统做功 ,系统向外界放热,致冷机的循环：,O,p,V,逆,a,b,c,V,1,V,2,净功,d,T,1,T,2,Q,1,Q,2,A=Q,1,-Q,2,特点：,5,4. 逆循环及致冷系数外界对系统做功 系统向外界放热致冷,实例：,电冰箱,能量转换：,从低温热源吸热,（效果）,外界对系统做功,A,（代价）,向高温热源放热,致冷系数：,注意：,这里的,Q,2,仅是循环过程中系统从冷库吸收的热量 衡量致冷的效力,Q,1,A,6,实例：电冰箱能量转换：从低温热源吸热（效果）外界对系统做功,介绍,：,空调机的循环 ,致冷机与热泵原理的结合,季节,作用,低温热源,高温热源,效果,夏天,冬天,冷泵（,A,),热泵（,A,),房间,大气,大气,房间,室内降温,（对房间致冷）,室内升温,(,对大气致冷),A,Q,2,Q,1,夏天,A,Q,2,Q,1,冬天,压缩机作功，,吸热传向高温热源,7,介绍：空调机的循环 致冷机与热泵原理的结合季节作用低温热,氟里昂对臭氧层的破坏,引起公害,循环反应,游离氧原子,臭氧,层：地面上空 20-50 km 的同温层中,作用：,保护地球表面免受某些具有破坏性的紫外线,辐射，控制地球气温（散热片）,保护臭氧层,介绍：,8,氟里昂对臭氧层的破坏引起公害循环反应,游离氧原子臭氧层：地面,晒斑，雪盲，视力损害，皮肤癌，白内障,植物生长率下降，海洋生物减少,气候异常，农业、畜牧业受损，国土干燥化，北极冰帽熔化，海平面上升，大陆被淹,后果,紫外线辐射增强,温室效应,美国科学家提出：在太空安装d=2000km的巨型反射镜，面向太阳，拒阳光于数百万千米之外。,英国科学家提出：,用飞行器在地球大气层上部拉开一张巨型金属网，阻挡阳光直达地面,设想效果：,阻挡1阳光，使地球降温。保护100km,2,土地。,9,晒斑，雪盲，视力损害，皮肤癌，白内障植物生长率下降，海洋,确立新的自然观20世纪人类最重要的发现之一,介绍：,人类自然观的三个阶段,原始社会： 视自然为神灵，人是自然的奴隶,生产力提高，科技发展,农业社会,工业社会,认识到人对自然的能动作用,人是自然 的主人，改造自然，人定胜天,人口激增，资源枯竭，环境恶化,新自然观,10,确立新的自然观20世纪人类最重要的发现之一介绍：人类自然,新自然观：,人归根到底是自然的一部分，人的能力是自然力的一部分，人类的未来最终要取决于自然的未来。人既不能满足于做自然的奴隶，也不能希求作为自然的主宰，而要关心、保护生态环境，与自然共生、共荣、和谐发展。,以生态环境良性循环为基础的发展，不牺牲后代人发展条件的发展。,可持续发展战略：,基本国策之一,11,新自然观：人归根到底是自然的一部分，人的能力是自然力的一部分,1,.研究循环过程的理想模型 卡诺循环,循环图形看似简单，实际上复杂，要无穷多个热源才能得以实现。,二、卡诺循环,卡诺：,具有科学家素质的工程师。,“为了最完整地研究,由热得到动力的道理,，必须不依赖于任何特定机构和任何特殊的工作物质，必须使所进行的讨论不仅适合于蒸汽机，而且可以应用于一切可以想象的热机，不管它们用的什么物质，也不管它们如何动作。”,思考,：,试设想最简单的循环模型,是否最简单？,p,p,V,V,O,O,12,1.研究循环过程的理想模型 卡诺循环 循环图形看,卡诺循环：,工质只与两个恒温热源交换能量的准静态循环,卡诺正循环,或,卡诺逆循环,1),与两个恒温热源交换能量（两个等温过程）,2),不与其他热源交换能量（两个绝热过程）,如何在,p,V,图中表示？,特点,简单,：只需要两个热源,重要,：可以组成任何一种循环,绝热,绝热,13,卡诺循环：工质只与两个恒温热源交换能量的准静态循环卡诺正循环,高温,T,1,低温,T,2,Q,1,Q,2,A = Q,1,-Q,2,卡诺循环过程：,例如,正循环,绝热,绝热,14,高温T1低温T2Q1Q2A = Q1 -Q2卡诺循环过程：例,思考：,B,C,p,15,思考：BCp15,2. 理想气体的卡诺循环,1) 正循环效率,等温过程：,绝热过程：,p,16,2. 理想气体的卡诺循环1) 正循环效率等温过程：绝热过程,17,17,等温过程：,绝热过程：,2),逆循环致冷系数,p,高温,T,1,低温,T,2,Q,2,A,Q,1,=,A+,Q,2,18,等温过程：绝热过程：2) 逆循环致冷系数p高温T1低温T2Q,19,19,注意,对一切循环适用,只对卡诺循环适用,20,注意对一切循环适用只对卡诺循环适用20,三、实际技术中的典型循环,1. 汽油机,奥托循环,压缩比,等体升压,21,三、实际技术中的典型循环1. 汽油机压缩比等体升压21,2.,柴油机,狄塞尔循环 -,船舶、拖拉机等使用的四冲程循环,两个绝热过程，一个等压过程，一个等体过程。,等压膨胀,教材P.218,22,2. 柴油机两个绝热过程，一个等压过程，一个等体过程。等压膨,3. 斯特林循环,多用于致冷机,两个等温过程,两个等体过程,23,3. 斯特林循环 两个等温过程两个等体过程23,答案,：,（4）正确,练习,1,一卡诺机进行如图两个循环, 下列表述正确的是：,（1）,（2）,（3）,（4）,c,24,答案：（4）正确练习1一卡诺机进行如图两个循环, 下列表述正,将一台家用电冰箱视为理想卡诺致冷机，放在,T,= 300K的室内。制一盘-13,的冰需要从冻室取出2.09,10,5,J热量，设取热速率为,2.09,10,2,J,s,-1,求做一盘冰所需的功、时间和所要求的电功率各为多少？,练习,2,解：致冷系数,25,将一台家用电冰箱视为理想卡诺致冷机，放在T = 300K的,练习,3,已知:,求:,26,练习3已知:求: 26,解：1 - 2,2 - 3,绝热膨胀,27,解：1 - 22 - 3绝热膨胀27,3 1,等温压缩,28,3 1 等温压缩28,