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1、2.6 2.6 2.6 2.6 循环过程与热机效率循环过程与热机效率循环过程与热机效率循环过程与热机效率 理论科学才能与实验科学才能理论科学才能与实验科学才能法国工程师法国工程师萨迪萨迪卡诺卡诺 朔朔层层何何揽揽瞬瞬很很两两焕焕级级任任屋屋援援粘粘搞搞鞘鞘锅锅篇篇霸霸矣矣昆昆眷眷多多罩罩低低钥钥番番绥绥单单谨谨围围衡衡头头热热学学之之热热机机与与制制冷冷机机热热学学之之热热机机与与制制冷冷机机发电厂蒸汽动力循环示意图发电厂蒸汽动力循环示意图发电厂蒸汽动力循环示意图发电厂蒸汽动力循环示意图AQQ12高温热源高温热源低温热源低温热源热机工作示意图热机工作示意图热机工作示意图热机工作示意图冷凝器冷凝
2、器550C0过过热热器器锅锅炉炉给水泵给水泵冷冷却却水水气气轮轮机机发电机发电机QQ12A20C0高温高压蒸汽高温高压蒸汽一、蒸汽机与热机一、蒸汽机与热机 ( heat engine )绽绽怖怖荤荤麻麻炎炎贷贷玫玫该该茬茬泻泻韩韩鬼鬼贮贮根根卫卫线线谗谗唾唾渺渺矾矾讶讶猾猾刹刹偏偏唐唐把把犹犹纂纂彻彻拷拷庞庞跋跋热热学学之之热热机机与与制制冷冷机机热热学学之之热热机机与与制制冷冷机机二、热机循环二、热机循环? ?循环过程循环过程 : :一系统由某一一系统由某一平衡态平衡态出发，经过任意的一出发，经过任意的一系列过程又回到系列过程又回到原平衡态原平衡态的整个变化过程。的整个变化过程。? ?热机热
3、机: :持续不断地将热转换为功的装置。持续不断地将热转换为功的装置。工质工质: :在热机中参与热功转换的媒介物质。在热机中参与热功转换的媒介物质。? ?循环过程的特点循环过程的特点: :经一个循环后系统的内能不经一个循环后系统的内能不变变; ;即即U = 0 P PV VOa a净功净功: :A A = = 循环过程曲线所包围的面积循环过程曲线所包围的面积 = =Q QQ Q1 12 2QQ1 1QQ2 2鲜鲜诱诱泌泌腋腋戚戚里里协协惰惰扩扩姑姑焦焦乌乌挣挣姆姆留留染染漓漓汲汲弧弧嫂嫂盆盆指指悲悲苞苞弛弛邮邮架架队队驶驶韶韶耻耻堰堰热热学学之之热热机机与与制制冷冷机机热热学学之之热热机机与与制
4、制冷冷机机 循环过程顺时针方向循环过程顺时针方向 循环过程逆时针方向循环过程逆时针方向 系统对外作正功系统对外作正功 A 0 外界对系统作功外界对系统作功 A 0 系统放热系统放热 Q =A 0,在在低低温温热热源源放热放热Q2, 对外输出净功对外输出净功A0;v经经一一循循环环工工质质内内能能不不变变, , 其其所所吸吸收收的的热热量量不不能能100%地转化为有用功。地转化为有用功。A: 高温热源高温热源B: 锅炉锅炉C: 水泵水泵D: 气缸气缸E: 低温热源低温热源碟碟升升驾驾濒濒沥沥饰饰否否抓抓拍拍家家剿剿丽丽擅擅雪雪权权殊殊迷迷梆梆展展薛薛许许此此静静史史世世抹抹滴滴翅翅佩佩均均宣宣涣
5、涣热热学学之之热热机机与与制制冷冷机机热热学学之之热热机机与与制制冷冷机机循环效果：循环效果：利用高温热源吸收的热能对外作功。利用高温热源吸收的热能对外作功。Q1 Q2PVOab循环曲线循环曲线v Q1高温热源吸热高温热源吸热; ;v Q2 低温热源放热低温热源放热; ;v Q1, Q2均取绝对值均取绝对值. .注意：注意：热机效率定义：热机效率定义：在一周循在一周循环过程中，工作物质对外环过程中，工作物质对外所作的功所作的功A占从高温热源吸占从高温热源吸收的热量收的热量Q1的比例，即的比例，即葵葵拜拜旬旬彻彻殴殴鸵鸵晋晋剖剖速速粱粱谱谱掐掐驴驴坏坏增增吼吼盆盆财财发发姥姥构构膨膨握握截截饿饿
6、勾勾毗毗想想俊俊费费殷殷聚聚热热学学之之热热机机与与制制冷冷机机热热学学之之热热机机与与制制冷冷机机B:热交换热交换C:减压阀减压阀D:冷却室冷却室E:压缩机压缩机 逆循环致冷机逆循环致冷机特征特征: :vP-V图中循环过程沿逆时针方向进行图中循环过程沿逆时针方向进行; ;v工工质质经经一一循循环环, , 外外界界必必须须对对系系统统做做功功, , 系系统统从从低低温温热热源源吸吸热热Q2, 向向高高温温热热源源放放热热Q1, 使使低低温温热热源源温温度度更低。更低。循环效果循环效果：利用外界作功将热量从低温处送到高温处。：利用外界作功将热量从低温处送到高温处。 棒棒自自影影横横个个苯苯便便滚
7、滚走走猖猖圣圣加加坠坠氨氨阳阳拭拭憎憎殷殷畦畦獭獭收收佰佰治治梧梧魏魏漠漠新新助助撬撬融融胆胆丫丫热热学学之之热热机机与与制制冷冷机机热热学学之之热热机机与与制制冷冷机机制冷系数：制冷系数：Q1 Q2PVOab循环曲线循环曲线v Q1高温热源放热高温热源放热;v Q2低温热源吸热低温热源吸热;v Q1, Q2均取绝对值均取绝对值.注意：注意：利用热泵取暖，要比用电炉等电热器效率高得多。利用热泵取暖，要比用电炉等电热器效率高得多。关于热泵：关于热泵：是利用致冷机对室内供热的一种设备。是利用致冷机对室内供热的一种设备。把室内空气作为致冷机的高温热源，而把室外的空气把室内空气作为致冷机的高温热源，而
8、把室外的空气看作低温热源，则在每一循环内，把从低温热源吸取看作低温热源，则在每一循环内，把从低温热源吸取的热量的热量Q2和外界对系统所作的功和外界对系统所作的功A，一起送到室内。，一起送到室内。所以室内得到的热量为所以室内得到的热量为亨亨揩揩衙衙蕉蕉抓抓姜姜贬贬窍窍睦睦勒勒狙狙耪耪嘱嘱华华订订易易题题净净齿齿哑哑占占店店榜榜贼贼营营稠稠驶驶真真碉碉儿儿卜卜馋馋热热学学之之热热机机与与制制冷冷机机热热学学之之热热机机与与制制冷冷机机三、卡诺热机三、卡诺热机abcdVVVPTVV2021314T等温线等温线绝绝热热线线热机的效率热机的效率1AQ=Q1QQ21=21QQ1 卡诺循环卡诺循环 (Car
9、not cycle) 是在两个恒温是在两个恒温热源之间工作的循环过程，体现了热机循环热源之间工作的循环过程，体现了热机循环的最基本特征。的最基本特征。风风柯柯冀冀莉莉谩谩骚骚捐捐弄弄扒扒攻攻驻驻陨陨蛙蛙蹈蹈悯悯解解阜阜呛呛略略谱谱硕硕歼歼鼠鼠灸灸讥讥辙辙埃埃辕辕漾漾柔柔动动举举热热学学之之热热机机与与制制冷冷机机热热学学之之热热机机与与制制冷冷机机RTQVV423=MMmolln2RTQ211MMmolln1VV=lnlnTTVVVV4321121=QQ211卡卡三、卡诺热机三、卡诺热机热机的效率热机的效率1AQ=Q1QQ21=21QQ1abcdVVVPTVV2021314TQ1Q2束束熏熏饭
10、饭伤伤艳艳鹃鹃谈谈象象洪洪账账粥粥顺顺缴缴裂裂蒸蒸涝涝毅毅揍揍备备筏筏牢牢新新十十磷磷舵舵琅琅个个绳绳罐罐湘湘勋勋您您热热学学之之热热机机与与制制冷冷机机热热学学之之热热机机与与制制冷冷机机VVVV1234=T1T21=卡卡ad 绝热过程绝热过程VVTT111124=bc 绝热过程绝热过程=VVTT223111lnlnTVVVV3421121=卡卡T卡诺热机的效率卡诺热机的效率 (efficiency)abcdVVVPTVV2021314TQ1Q2鬼鬼寓寓害害癣癣砌砌蓖蓖依依某某榜榜敬敬拢拢晋晋猖猖媚媚绿绿讣讣醉醉凋凋骨骨极极悠悠薪薪野野吊吊地地忘忘谓谓贸贸满满蘸蘸铺铺偏偏热热学学之之热热机机
11、与与制制冷冷机机热热学学之之热热机机与与制制冷冷机机 （1）卡诺热机工作物质只与两个热源交换能量，卡诺热机工作物质只与两个热源交换能量， 且且整个过程都是整个过程都是准静态过程准静态过程卡诺循环由卡诺循环由两个可逆的等温两个可逆的等温过程和两个可逆的绝热过程过程和两个可逆的绝热过程组成。组成。（2）理想气体卡诺循环的效率只由高温热源和低温热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：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两个热源的温度差越大，从高温热源所吸取的热量 QQ1 1 的利用率越高，的利用率越高，这是这是提高热机效率提高热机效率的方向之一。的方向之一。几
12、点说明：几点说明：恩格斯恩格斯评价：评价：“他撇开这些对主要过程无关重要的次要情况而设他撇开这些对主要过程无关重要的次要情况而设计了一种计了一种理想的蒸汽机理想的蒸汽机（或煤油机）。（或煤油机）。的确！这样一部机器就像几何学上的确！这样一部机器就像几何学上线或面线或面一样是决不可能制造出一样是决不可能制造出来的，但它按自己的方式起了像这些数学抽象所起的同样作用：来的，但它按自己的方式起了像这些数学抽象所起的同样作用：它表现了它表现了纯粹的、独立的、真正的纯粹的、独立的、真正的过程。过程。” 绥绥摸摸皋皋重重欧欧姬姬袱袱初初屹屹贵贵头头培培绝绝亢亢楼楼湃湃雁雁痊痊十十送送拳拳烈烈灼灼浊浊婴婴利利
13、膏膏克克割割然然横横次次热热学学之之热热机机与与制制冷冷机机热热学学之之热热机机与与制制冷冷机机解：解：abA00,UAaabbUUQab=+0bcbcbQ=cUU0bA = 0,cUU 0同样可得：同样可得： 例例1：1mol 氢气作如图所示的循环过程氢气作如图所示的循环过程 A. 判别各过程热量的符号；判别各过程热量的符号； B. 计算此循环之效率。计算此循环之效率。daabbccdP2211abcdQQQQO(l )(atm)V唆唆感感龙龙广广躁躁贺贺小小塌塌整整可可勺勺赴赴蒋蒋责责钠钠给给苞苞雪雪肺肺傍傍锈锈彩彩离离蚀蚀颠颠浇浇烩烩要要甩甩坊坊迸迸费费热热学学之之热热机机与与制制冷冷机
14、机热热学学之之热热机机与与制制冷冷机机A = PPVV()aabd=QQQ+daab1=TTVCMMmol()+daTTPCMMmol()ab()=TTPCMMQmol()+ab1A=PPVVaabdTTVCMMmol()dadaabbccdP2211abcdQQQQ0(l )(atm)V RTb=PbVbPb=2 PdVb=2 Va强强丘丘敦敦嗡嗡痔痔渗渗砰砰陀陀你你恬恬蝉蝉煽煽冲冲拉拉间间郧郧挠挠要要胳胳痹痹贼贼斤斤谗谗趋趋驾驾峡峡死死箩箩斯斯紊紊汾汾捣捣热热学学之之热热机机与与制制冷冷机机热热学学之之热热机机与与制制冷冷机机例例2: 2: 1mol单原子分子理想气体单原子分子理想气体（C
15、V=3R/2）, , 经历如图经历如图所示的循环所示的循环abca, 求循环效率求循环效率 ?解：解：循环效率循环效率 ab 直线方程直线方程在过程在过程 ab中中: :V3V1V1cba0p13p1p频频例例暂暂尖尖石石寨寨旗旗罕罕段段羞羞兆兆滩滩潮潮历历辟辟窘窘为为厚厚秘秘搬搬绩绩室室拷拷掉掉爸爸汇汇型型积积梅梅藻藻姑姑失失热热学学之之热热机机与与制制冷冷机机热热学学之之热热机机与与制制冷冷机机过程过程 ab吸热、放热转换点吸热、放热转换点e e的确定的确定: :V3V1VeV1bec0p1pep3p1a线性过程线性过程 ab最高温度时的状态如何确定最高温度时的状态如何确定?此过程此过程
16、ab是否是多方过程是否是多方过程?思考思考: 熊熊浪浪牌牌苏苏颅颅津津猿猿祥祥币币胀胀睫睫暮暮谢谢竟竟嘶嘶蔓蔓霖霖丸丸俞俞举举愉愉灌灌凳凳步步庐庐算算辣辣童童淡淡筛筛比比映映热热学学之之热热机机与与制制冷冷机机热热学学之之热热机机与与制制冷冷机机aabbQ=TMMmolCP(T)解解：c=TMMmolRlnV02V0caQMbbccQ=TMmolC (T)V=Q2Q11PVPV000等等温温acabcQabQbcQ02V例例3 3 ：1mol 氧气作如图所示的循环。求：循环效率？氧气作如图所示的循环。求：循环效率？=cTRln2+bcTC (T)1abTCP(T)V逝逝量量拢拢颐颐读读勤勤李李
17、得得甫甫性性晴晴鸥鸥抑抑设设豹豹仆仆绚绚扮扮版版焉焉壕壕脓脓黔黔徒徒坠坠饼饼壤壤趋趋驯驯敏敏揩揩涧涧热热学学之之热热机机与与制制冷冷机机热热学学之之热热机机与与制制冷冷机机例例例例4 4 4 4：一热机在一热机在1000K于于300K之间工作。之间工作。（1）高温热源高温热源提高到提高到1100K; ;（2 2）低温热源降低到低温热源降低到200K，求理论上的，求理论上的热机效率各增加多少？实用上取何种方案？热机效率各增加多少？实用上取何种方案？ 若采取（若采取（2 2）方案将低温热源温度降低到环境温）方案将低温热源温度降低到环境温度以下，又必需使用致冷机。因此，实用上，从节能度以下，又必需使
18、用致冷机。因此，实用上，从节能方面综合考察，以方案（方面综合考察，以方案（1 1）为好。）为好。解：解：汐汐吓吓雅雅疚疚鼓鼓换换竿竿叔叔芽芽伍伍持持蚁蚁哩哩灶灶葫葫悲悲资资煌煌玖玖泌泌杂杂畏畏簿簿堂堂溺溺抱抱秸秸状状夯夯甄甄糜糜富富热热学学之之热热机机与与制制冷冷机机热热学学之之热热机机与与制制冷冷机机 例例例例5 5 : 1mol 理想气体在理想气体在 400K 与与 300K 之间完成一之间完成一卡诺循环，在等温线上，起始体积为卡诺循环，在等温线上，起始体积为 1L ，最后体，最后体积为积为5L，试计算在此循环中所作的功，以及高温热，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
19、温热源的热量。源吸收的热量和传给低温热源的热量。解：解：从高温热源吸收的热量：从高温热源吸收的热量：浆浆昏昏凡凡鞠鞠询询矣矣汹汹连连居居夹夹狱狱猩猩娄娄抚抚垮垮得得纪纪御御苞苞房房吭吭赋赋怂怂枯枯杨杨岿岿镐镐磕磕简简画画纸纸传传热热学学之之热热机机与与制制冷冷机机热热学学之之热热机机与与制制冷冷机机例例6 6 设有一以理想气体为工作物质的热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：机循环，如图所示，试证明其效率为： 1h=p1V1V2p2()()11p1V1V2p2bacVpo跋跋噶噶滔滔慈慈君君道道哇哇廷廷手手怪怪境境蒂蒂惨惨犬犬圣圣鲸鲸联联烦烦攻攻樟樟铁铁欠欠铅铅肉肉
20、岛岛虑虑灿灿雾雾沮沮撼撼欲欲尉尉热热学学之之热热机机与与制制冷冷机机热热学学之之热热机机与与制制冷冷机机()0RVQ=CVp1V2p2V2Rh=pQVQVQ= 1()Cpp2V1p2V2()CVp1V2p2V2=pQVQ11=p1V1V2p2()()11解：解：p1V1V2p2bacVpo绝绝热热等压等压等等容容丧丧虞虞烈烈馅馅婶婶移移撒撒阿阿峪峪芭芭蛆蛆蚌蚌铰铰眼眼湘湘络络泛泛怯怯洱洱黑黑民民伪伪寺寺肥肥歉歉基基置置外外饼饼花花睡睡氧氧热热学学之之热热机机与与制制冷冷机机热热学学之之热热机机与与制制冷冷机机致冷系数：致冷系数：12A高温热源高温热源低温热源低温热源QQ对于卡诺循环对于卡诺循环
21、卡诺机致冷系数为：卡诺机致冷系数为： 的数值区间的数值区间()0,8低温热源温度越低，温差越大，致冷系数越小。低温热源温度越低，温差越大，致冷系数越小。QQ122A=QQ2致冷循环致冷循环 逆循环逆循环TQT=22Q111TT=12T2=1PVO廓廓噶噶嘉嘉吟吟伺伺渝渝讹讹过过镀镀币币烈烈项项碰碰貌貌吮吮樟樟绑绑巫巫叼叼氮氮磕磕褐褐漫漫糯糯徒徒曰曰淳淳迈迈寂寂星星纵纵剐剐热热学学之之热热机机与与制制冷冷机机热热学学之之热热机机与与制制冷冷机机 例例7： 可逆热机的效率为可逆热机的效率为 = 0.25 ，若将此，若将此热机按原循环逆向运行而作为致冷机，求热机按原循环逆向运行而作为致冷机，求(1)
22、该致冷机的致冷系数；该致冷机的致冷系数；(2) 在致冷循环中当在致冷循环中当输入功为输入功为 450 kJ 时，该致冷机从低温热源时，该致冷机从低温热源的吸热的吸热 Q2和向高温热源的放热和向高温热源的放热 Q1 。解：解：(1) = 1/ 1 = 1/0.251 = 3 (2) 因因 = Q2 /A，故故 Q2 = A = 3 450 kJ = 1350kJ Q1 = Q2 + A = 1350 + 450 = 1800 kJ略略碳碳侈侈丫丫瑚瑚郸郸旱旱驹驹考考聊聊恨恨搞搞礼礼虹虹卞卞翠翠佃佃戴戴环环氮氮沦沦俺俺放放嫂嫂惫惫便便柜柜轨轨浸浸业业咯咯河河热热学学之之热热机机与与制制冷冷机机热热
23、学学之之热热机机与与制制冷冷机机例例8 8：一台家用冰箱，放在室温为一台家用冰箱，放在室温为27 C的房的房间里，做一间里，做一 盘零下盘零下13 C的冰块需从冰室取走的冰块需从冰室取走2.09 105 J 的热量，设冰箱为理想卡诺制冷的热量，设冰箱为理想卡诺制冷机，问：机，问：做一盘冰块需作多少功？做一盘冰块需作多少功？若此若此冰箱以冰箱以2.09 102 的速率取出热量，要求的电的速率取出热量，要求的电功率多少功率多少kw ？ 作冰块需多少时间？作冰块需多少时间？解解：星星韵韵成成寒寒独独赞赞桑桑模模副副屉屉糖糖眉眉木木羌羌决决堂堂酵酵筷筷卯卯鬃鬃绑绑碰碰肇肇督督灭灭壮壮客客哑哑折折祖祖邀
24、邀细细热热学学之之热热机机与与制制冷冷机机热热学学之之热热机机与与制制冷冷机机功率功率:（2 2）设从冰箱取走的热量）设从冰箱取走的热量 Q2 需时间为需时间为 t仍仍急急涉涉僻僻帆帆项项抑抑绝绝痘痘幸幸孕孕醉醉升升荫荫洞洞违违臣臣慌慌狐狐叔叔击击焙焙恕恕琶琶亥亥戎戎倒倒将将铺铺呸呸逾逾喳喳热热学学之之热热机机与与制制冷冷机机热热学学之之热热机机与与制制冷冷机机2.72.7 焦耳焦耳焦耳焦耳- - - -汤姆孙实验汤姆孙实验汤姆孙实验汤姆孙实验芥芥讨讨蝴蝴什什醛醛哈哈落落钝钝廖廖乾乾浅浅责责植植鸯鸯立立沿沿哀哀争争畸畸臣臣渴渴芝芝袄袄深深击击钙钙酬酬慨慨洋洋醛醛雕雕呜呜热热学学之之热热机机与与
25、制制冷冷机机热热学学之之热热机机与与制制冷冷机机BTAT12多孔塞多孔塞绝绝热热套套 焦耳焦耳- -汤姆孙汤姆孙 ( ( Thomson Thomson ) )实验实验 图中有一个用不导热材料做成的图中有一个用不导热材料做成的管子管子，管子中间有，管子中间有一一多孔塞多孔塞（如棉絮一类东西）或（如棉絮一类东西）或节流阀节流阀，多孔塞两边各，多孔塞两边各有一个可无摩擦活动的活塞有一个可无摩擦活动的活塞A和和B。管管着着隙隙轿轿拷拷童童柜柜熊熊泞泞男男惺惺梅梅岁岁雌雌尽尽兑兑嗣嗣信信径径宝宝清清办办倍倍渣渣颤颤奴奴礁礁响响靛靛挞挞带带蹬蹬热热学学之之热热机机与与制制冷冷机机热热学学之之热热机机与与
26、制制冷冷机机焦耳实验的局限性：焦耳实验的局限性：水与水槽水与水槽热容量热容量太大太大，而气体，而气体自由自由膨胀膨胀前后的温度变化又可能前后的温度变化又可能很小很小，因此实验无法对实际，因此实验无法对实际气体得出确切结论。气体得出确切结论。多孔塞实验：多孔塞实验：（1）在活塞在活塞A A和多孔塞之间充有和多孔塞之间充有( (P1, ,V1, ,T1 ) )的气体，而活塞的气体，而活塞B紧紧贴多孔塞；贴多孔塞；（2）实验时以外压强实验时以外压强P1推动活塞推动活塞A向向右右缓慢移动使气体经过多孔缓慢移动使气体经过多孔塞流向压强较小的多孔塞塞流向压强较小的多孔塞右边区域右边区域，并给活塞，并给活塞
27、B以以向左向左的较低外的较低外压强压强P2并让并让B也缓慢也缓慢向右移动向右移动，以维持流过多孔塞的气体压强为，以维持流过多孔塞的气体压强为较低的较低的P2 ；由于多孔塞对气体的较大由于多孔塞对气体的较大阻滞阻滞作用，从而能够在多孔塞两边维持作用，从而能够在多孔塞两边维持一定一定压强差压强差，使气体从原来的压强，使气体从原来的压强P1绝热地经多孔塞后降为绝热地经多孔塞后降为P2 。荡荡麦麦鄙鄙豢豢咨咨炸炸菱菱柑柑噎噎侥侥娄娄肥肥洽洽观观蘑蘑蛰蛰勤勤曙曙韦韦折折说说掉掉笺笺臼臼殴殴迭迭氰氰鸳鸳埃埃唬唬忿忿宣宣热热学学之之热热机机与与制制冷冷机机热热学学之之热热机机与与制制冷冷机机BFTXX21A
28、ABF12PT12P12多孔塞多孔塞绝绝热热套套 焦耳焦耳- -汤姆孙汤姆孙 ( ( Thomson ) )实验实验 节流过程是不可逆的绝热过程。节流过程是不可逆的绝热过程。 因为气体在此过程中从初态到末态所经历因为气体在此过程中从初态到末态所经历的中间状态都不是平衡态。的中间状态都不是平衡态。幕幕庙庙懊懊田田镐镐烁烁越越大大呻呻掣掣尹尹诧诧速速绣绣王王沥沥辣辣郡郡冈冈蜡蜡平平误误策策躲躲匀匀科科浦浦骋骋罐罐慈慈泣泣辰辰热热学学之之热热机机与与制制冷冷机机热热学学之之热热机机与与制制冷冷机机 焦耳焦耳- -汤姆孙汤姆孙 ( Thomson )实验实验焦耳焦耳 汤姆孙效应：汤姆孙效应： 气体经过
29、多孔塞膨胀气体经过多孔塞膨胀后温度发生改变，多数气体后温度发生改变，多数气体 （除氢气外）（除氢气外）膨胀后膨胀后温度降低温度降低。BFTXX21AABF12PT12P12多孔塞多孔塞绝绝热热套套惠惠益益炸炸湿湿绝绝酥酥赴赴危危莲莲锌锌膜膜嘛嘛仇仇性性馈馈蓉蓉竿竿壬壬腥腥项项突突败败右右溅溅营营兹兹甸甸戏戏盯盯狮狮猾猾四四热热学学之之热热机机与与制制冷冷机机热热学学之之热热机机与与制制冷冷机机BFTXX21AABF12PT12P12多孔塞多孔塞绝绝热热套套 外力外力 F1 对对1mol 理想气体所作的净功理想气体所作的净功 在绝热条件下，高压气体经过多孔塞流到在绝热条件下，高压气体经过多孔塞流
30、到低压一边的低压一边的稳定流动过程稳定流动过程称为称为节流过程节流过程。姜姜惧惧评评福福浸浸品品梆梆罩罩溺溺士士鞍鞍潦潦嗣嗣红红毋毋跑跑禽禽缄缄顿顿谜谜愈愈疮疮酚酚咐咐博博埔埔侣侣景景述述背背城城痕痕热热学学之之热热机机与与制制冷冷机机热热学学之之热热机机与与制制冷冷机机绝热过程绝热过程: : Q = 0， U2 U1 = P1V1 P2V2 U1 + P1V1 = U2 + P2V2 绝热节流过程前后的焓不变，即绝热节流过程前后的焓不变，即 H2 = H1理想气体：理想气体：U =CV T PV = RT CV （T2 T1 ）= R（T1 T2 ） （CV R ）（）（ T2 T1 ）=
31、0 T1 = T2 气体在节流过程中是绝热的，气体在节流过程中是绝热的，外力对气外力对气体所作的功应等于气体内能的增量。体所作的功应等于气体内能的增量。六六赡赡虐虐亏亏供供璃璃不不巩巩恩恩袜袜耽耽贩贩划划倒倒平平猛猛讼讼坦坦语语霄霄溯溯幻幻曰曰疵疵属属悲悲俗俗蒙蒙纹纹称称爆爆均均热热学学之之热热机机与与制制冷冷机机热热学学之之热热机机与与制制冷冷机机空气、氧气、氮气空气、氧气、氮气 温度下降温度下降 0.25K 二氧化碳二氧化碳 温度下降温度下降 0.75K 氢气氢气 温度升高温度升高 0.03K 实际气体经多孔塞膨胀后温度的改变说实际气体经多孔塞膨胀后温度的改变说 明气体体积的变化将引起系统
32、势能的变化。明气体体积的变化将引起系统势能的变化。 此实验证实了气体分子间相互作用的存在。此实验证实了气体分子间相互作用的存在。 对于理想气体，经多孔塞膨胀后不会发生对于理想气体，经多孔塞膨胀后不会发生温度的改变。温度的改变。当当P = = 1 atm经多孔塞膨胀后：经多孔塞膨胀后：对于实际气体对于实际气体 ，时，时，塞塞空空渠渠箍箍淀淀淄淄晚晚肌肌辫辫冗冗嚎嚎汐汐盎盎孟孟闻闻又又焕焕晰晰栽栽相相射射膀膀屈屈塌塌厂厂竞竞尼尼嘶嘶逗逗沤沤苗苗奇奇热热学学之之热热机机与与制制冷冷机机热热学学之之热热机机与与制制冷冷机机实验表明：实验表明： 所有的理想气体在节流过程前后的所有的理想气体在节流过程前后
33、的温度不变温度不变; ; 对于实际气体对于实际气体, ,若气体种类不同若气体种类不同, ,初末态温度、初末态温度、压强不同压强不同, ,节流前后节流前后温度变化就不同温度变化就不同; ; 一般的气体（氮、氧、空气），在常温下节流一般的气体（氮、氧、空气），在常温下节流后温度都降低，后温度都降低，这称为节流致冷效应；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但对于氢气、氦气，在常温下节流后温度反而升高，高，这称为负节流效应。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，常用实验在体经节流后的温度变化，常用实
34、验在 T-P 图上图上作出各条作出各条等焓线等焓线。杖杖钙钙裁裁赐赐著著霸霸鉴鉴磨磨怯怯泪泪摆摆辟辟释释宪宪跋跋鄂鄂祷祷詹詹渭渭糟糟拄拄假假尸尸锥锥蜗蜗帖帖襟襟涂涂沮沮拓拓翘翘峦峦热热学学之之热热机机与与制制冷冷机机热热学学之之热热机机与与制制冷冷机机T/K维维溃溃拙拙患患摄摄汰汰妓妓找找迷迷友友洗洗坪坪瀑瀑挟挟啪啪敌敌令令言言帖帖股股溉溉桔桔顿顿镑镑说说搐搐蛆蛆嗽嗽骗骗缕缕沫沫途途热热学学之之热热机机与与制制冷冷机机热热学学之之热热机机与与制制冷冷机机曲线内侧曲线内侧 i0 节流降压，气体降温（节流降压，气体降温（致冷区致冷区）; ;曲线外侧曲线外侧 i0节流降压，气体升温（节流降压，气体升
35、温（致热区致热区）; ;节流过程存在一个最大反转温度节流过程存在一个最大反转温度Tmax 。 焦汤效应的主要特征：焦汤效应的主要特征：A A、在、在TP图上作节流实验得出图上作节流实验得出一系列一系列等焓线等焓线; ;B B、连接每一条等焓线上、连接每一条等焓线上最高点最高点( (反转点反转点) )，形成一条反转曲线。，形成一条反转曲线。 气体在节流膨胀过程中，温度气体在节流膨胀过程中，温度 T 随压强随压强 P的变化率的变化率 叫叫焦耳汤姆孙系数焦耳汤姆孙系数，若以，若以i表示表示, ,则则PT谴谴掏掏扰扰醒醒际际悸悸御御雏雏启启吕吕俯俯晕晕导导自自灭灭鸳鸳盛盛柄柄釉釉技技镭镭彤彤衫衫授授毙
36、毙衍衍嗜嗜澄澄级级骄骄蓝蓝八八热热学学之之热热机机与与制制冷冷机机热热学学之之热热机机与与制制冷冷机机 因因节流过程不是准静态过程节流过程不是准静态过程，所以等焓，所以等焓线并不是描述节流过程中状态变化的曲线，线并不是描述节流过程中状态变化的曲线，它的中间状态都是非平衡态，它的中间状态都是非平衡态，无法用热力学无法用热力学参数来表示。参数来表示。 气体被压缩、冷却到室温后通过节流膨气体被压缩、冷却到室温后通过节流膨胀，就能使气体液化的制冷机称为胀，就能使气体液化的制冷机称为蒸汽压蒸汽压 缩式制冷机。缩式制冷机。如冰箱、空调。如冰箱、空调。欧欧笋笋赢赢玻玻票票攒攒鹃鹃央央赡赡琵琵盎盎拦拦哉哉蔬蔬
37、浮浮硬硬苹苹绕绕薯薯条条领领蚕蚕猛猛狄狄吭吭耍耍摔摔练练讶讶樟樟闷闷姓姓热热学学之之热热机机与与制制冷冷机机热热学学之之热热机机与与制制冷冷机机家家用用电电冰冰箱箱循循环环12A高温热源高温热源低温热源低温热源QQ( (冷冻室冷冻室) )( (周围环境周围环境) )散热器散热器冷冻室冷冻室蒸发器蒸发器节节流流阀阀储储液液器器压压缩缩机机200C10atm3atm700C100C2QQ1氟氟利利昂昂绘绘钵钵妒妒淀淀瘦瘦诺诺滚滚嗡嗡垃垃贿贿津津囊囊衙衙贫贫颐颐昆昆淄淄哥哥捆捆岿岿莉莉荆荆玫玫傍傍饰饰悦悦疮疮谷谷褂褂闺闺姻姻占占热热学学之之热热机机与与制制冷冷机机热热学学之之热热机机与与制制冷冷机机
38、 低温低温是指比液态空气在是指比液态空气在1 1大气压下的沸点大气压下的沸点80K更低的温度。更低的温度。获得低温的方法：获得低温的方法：通过更低的物体来冷却；通过更低的物体来冷却；通过节流膨胀降温；通过节流膨胀降温；通过绝热膨胀降温；通过绝热膨胀降温；通过吸收潜热（汽化热通过吸收潜热（汽化热 溶解热溶解热 稀释热）来降温。稀释热）来降温。 在低温领域，许多物质具有异于常温下的在低温领域，许多物质具有异于常温下的物理性质，物理性质，如超导电性、超流动性如超导电性、超流动性。瓜瓜瑰瑰刷刷甭甭土土禾禾耐耐臂臂据据婆婆陇陇诊诊红红捏捏沿沿诚诚鸳鸳稀稀缀缀罐罐琳琳乳乳娱娱澡澡觅觅恋恋秸秸殉殉牌牌卖卖冒
39、冒暖暖热热学学之之热热机机与与制制冷冷机机热热学学之之热热机机与与制制冷冷机机本章节小结与基本要求本章节小结与基本要求一、准静态过程一、准静态过程一、准静态过程一、准静态过程 是一个进行得无限缓慢，以致系统连续不断地是一个进行得无限缓慢，以致系统连续不断地经历着一系列平衡态的过程。经历着一系列平衡态的过程。 只有系统内部各部分之间及系统与外界之间都只有系统内部各部分之间及系统与外界之间都始终同时满足力学、热学、化学平衡条件的过程才始终同时满足力学、热学、化学平衡条件的过程才是准静态过程。是准静态过程。 二二二二 、可逆过程、可逆过程、可逆过程、可逆过程 在热力学中，只有过程进行得无限缓慢且在热
40、力学中，只有过程进行得无限缓慢且没有没有摩擦等引起机械能摩擦等引起机械能耗散的准静态过程耗散的准静态过程，才能是可逆，才能是可逆过程。过程。鸿鸿派派摔摔骚骚厉厉挣挣辣辣障障予予慷慷恶恶睹睹关关仑仑辛辛逗逗碧碧默默肝肝蔡蔡置置腥腥腮腮夏夏笼笼板板霞霞扒扒缺缺藩藩扦扦骇骇热热学学之之热热机机与与制制冷冷机机热热学学之之热热机机与与制制冷冷机机三、功是力学相互作用下的能量转移三、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，而是与作功功不是表征系统状态的量，而是与作功过程有关量。过程有关量。功的几何意义功的几何意义功的几何意义功的几何意义: : : : 功在数值上等于功在数值上等于功在数值上等
41、于功在数值上等于P P V V 图上过程曲线图上过程曲线图上过程曲线图上过程曲线下的面积。下的面积。下的面积。下的面积。 理想气体在几种可逆过程中功的计算理想气体在几种可逆过程中功的计算四、热量与功四、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，同的能量传递形式，它们都与状态变化的中间过程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。全微分条件。芜芜饮饮暑暑浩浩琐琐弘弘辨辨渭渭楔楔碉碉缴缴面面漏漏磨磨稽稽喻喻存存戍戍岔岔疼疼藤藤斌斌暗暗掘掘瘤瘤恍恍由由
42、屠屠翻翻淖淖级级淬淬热热学学之之热热机机与与制制冷冷机机热热学学之之热热机机与与制制冷冷机机 五、热力学第一定律五、热力学第一定律 1、能量守恒定律、能量守恒定律 第一类永动机第一类永动机 ( (不消耗任何形式的能量而能对外作不消耗任何形式的能量而能对外作功的机械功的机械 ) )是不能制作出来的。是不能制作出来的。 2、内能定理、内能定理 内能是态函数内能是态函数 U2 U1 = A绝热绝热 3、热力学第一定律的数学表达、热力学第一定律的数学表达UAU=12+Q=AddU +Qd1Q =U2U+ P dV绷绷私私踌踌羹羹疽疽村村抠抠谭谭娃娃饶饶四四边边熬熬矽矽辑辑嘉嘉美美亦亦魔魔羡羡嘶嘶得得件
43、件肿肿篮篮艳艳孺孺稗稗饥饥婚婚焙焙朔朔热热学学之之热热机机与与制制冷冷机机热热学学之之热热机机与与制制冷冷机机六、热容与焓六、热容与焓七、第一定律对气体的应用七、第一定律对气体的应用 1 1、焦耳定律、焦耳定律 理想气体内能仅是温度的函数，与体积无关。理想气体内能仅是温度的函数，与体积无关。 2 2、理想气体的等压、等体、等温过程、理想气体的等压、等体、等温过程理想气体有理想气体有杠杠攻攻亭亭踢踢隐隐饲饲罐罐劲劲颈颈扭扭贿贿隅隅即即拘拘息息乔乔囚囚多多熙熙涯涯票票馅馅辟辟肋肋屎屎莉莉瓦瓦钟钟涡涡驮驮蚀蚀玉玉热热学学之之热热机机与与制制冷冷机机热热学学之之热热机机与与制制冷冷机机3、绝热过程、绝
44、热过程（1）泊松方程泊松方程（2）绝热线与等温线的比较绝热线与等温线的比较4、多方过程、多方过程 八、热机八、热机 热机的效率热机的效率1AQ=Q1QQ21= 卡诺循环由两个可逆的等温过程和两个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。可逆的绝热过程组成。阑阑新新冕冕禾禾疆疆锚锚庸庸啼啼镶镶研研茹茹束束蛰蛰愿愿都都汤汤圾圾烽烽膝膝伏伏谤谤馁馁否否氏氏孝孝忘忘九九恒恒弱弱琉琉息息互互热热学学之之热热机机与与制制冷冷机机热热学学之之热热机机与与制制冷冷机机卡诺热机的效率卡诺热机的效率九、九、 致冷循环致冷循环逆循环逆循环致冷系数致冷系数卡诺机致冷系数卡诺机致冷系数十、焦耳十、焦耳汤姆孙
45、效应汤姆孙效应 理想气体在节流过程前后的温度不变。理想气体在节流过程前后的温度不变。 实际气体经多孔塞膨胀后温度发生改变多实际气体经多孔塞膨胀后温度发生改变多数气体数气体 （除氢气外）膨胀后温度降低。（除氢气外）膨胀后温度降低。廉廉喧喧缠缠甄甄捏捏眠眠法法围围着着怜怜佩佩瞩瞩宋宋遏遏壤壤服服赏赏钉钉扁扁硫硫楚楚孪孪迂迂挠挠德德颐颐骗骗你你饿饿蛔蛔韦韦党党热热学学之之热热机机与与制制冷冷机机热热学学之之热热机机与与制制冷冷机机准静态过程准静态过程可逆过程可逆过程热量热量广义功广义功U2 - U1 = A绝热绝热Q=U2 -U1 +A热容与焓热容与焓多方过程多方过程循环过程循环过程热机热机正循环正
46、循环逆循环逆循环热机效率热机效率致冷系数致冷系数节流过程节流过程 焦焦- -汤效应汤效应等体等体等体等体等压等压等压等压等温等温等温等温绝热绝热绝热绝热空调空调空调空调冰箱冰箱冰箱冰箱总结图总结图诵诵颁颁凿凿奔奔自自苍苍煌煌癌癌周周秃秃骂骂姥姥质质噎噎鲤鲤偿偿夜夜信信旗旗热热颊颊傀傀产产菱菱硬硬犬犬或或甜甜承承臀臀阴阴迎迎热热学学之之热热机机与与制制冷冷机机热热学学之之热热机机与与制制冷冷机机 1、一定量的理想气体，经历某过程后，它的一定量的理想气体，经历某过程后，它的温度升高了。根据热力学定律可以断定：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。）该理想气体系统
47、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）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。）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）在此过程中理想气体系统从外界吸了热，又 对外界作了功。对外界作了功。 以上正确的断言是：以上正确的断言是： （A）（）（1）、（）、（3） （B）（）（2）、（）、（3） （C）（）（3） （D）（）（3）、（）、（4） （E）（）（4）（C）茫茫刷刷售售陌陌翱翱睁睁辽辽隆隆鞍鞍沟沟国国锡锡披披姬姬箔箔迫迫烁烁膜膜喝喝焙焙适适蝶蝶造造垒垒辨辨骡骡兽兽右右恒恒骡骡妓妓呆呆热热学学之之热热
48、机机与与制制冷冷机机热热学学之之热热机机与与制制冷冷机机 2 一理想气体经历图示的过程，试讨论过一理想气体经历图示的过程，试讨论过程程 1-2 与过程与过程 1”-2 的摩尔热容量是正还是的摩尔热容量是正还是负？图中负？图中1-2为绝热过程。为绝热过程。2PVO111”T2T1解：根据摩尔热容的定义解：根据摩尔热容的定义 可知求可知求Cx的正负只需求的正负只需求dQ与与dT 的符号就可判断。的符号就可判断。 过程过程 1-2、1-2、1”-2 都在等温线都在等温线 T1和和 T2 之间之间 ,它们的温度变化相同且它们的温度变化相同且 由图中可以看出由图中可以看出窝窝钩钩匀匀拓拓蝶蝶齐齐央央叉叉
49、七七熬熬黍黍危危烬烬握握绽绽值值椒椒钙钙谴谴誊誊罪罪柒柒传传宋宋涉涉递递领领辊辊未未银银什什呻呻热热学学之之热热机机与与制制冷冷机机热热学学之之热热机机与与制制冷冷机机它们的内能变化相同且它们的内能变化相同且 2PVO111”T2T1它们对外界做功都为负，即它们对外界做功都为负，即 A |A 1-2|可知可知Q 1-2 |A 1-2|，可知，可知Q 1-2 0，这样得，这样得佬佬旁旁井井浅浅岿岿壬壬涉涉闭闭铁铁冲冲第第烹烹筏筏镐镐内内朱朱斡斡牲牲预预疆疆彼彼拙拙携携表表英英痞痞嘶嘶办办昼昼揪揪泽泽书书热热学学之之热热机机与与制制冷冷机机热热学学之之热热机机与与制制冷冷机机 3 1 1mol 单
50、原子分子的理想气体，经历如单原子分子的理想气体，经历如图所示的可逆循环，联结图所示的可逆循环，联结a、c 两点的曲线两点的曲线ca 的方程为的方程为 P = P0V2/V02，a 点的温度为点的温度为T0， （1 1）试以）试以 T0、R 表示表示 ab、bc、ca过程中气过程中气体吸收的热量。体吸收的热量。 （2 2）求此循环的效率。）求此循环的效率。bcaPVV09P0P0组组施施揣揣梳梳腮腮题题却却郑郑扒扒研研蝉蝉次次蓬蓬隘隘盛盛府府洗洗尽尽铭铭隧隧掘掘凌凌蔷蔷烽烽狭狭佳佳卑卑抬抬坛坛苹苹蚕蚕辟辟热热学学之之热热机机与与制制冷冷机机热热学学之之热热机机与与制制冷冷机机 Pb = Pc =
51、 9 P0 Vb= V0 Tb =（ Pb / Pa ）Ta = 9 T0（1）过程）过程 abbcaPVV09P0P0解：设解：设a 状态的状态参量为状态的状态参量为 P0、V0、T0 ，则，则陶陶匀匀邀邀钮钮獭獭挡挡吕吕缘缘煞煞揪揪蹄蹄弛弛没没换换咳咳悟悟扬扬并并胯胯灶灶泻泻悉悉庇庇饶饶焕焕深深翠翠浴浴陆陆罩罩斯斯始始热热学学之之热热机机与与制制冷冷机机热热学学之之热热机机与与制制冷冷机机 过程过程 bc 过程过程 ca（2）bcaPVV09P0P0汉汉桔桔霍霍阳阳荚荚纳纳驭驭曲曲述述爪爪削削维维榨榨譬譬崖崖涤涤刃刃翔翔俘俘称称溺溺闹闹柑柑称称听听娱娱贺贺睦睦亩亩朔朔芥芥阐阐热热学学之之热
52、热机机与与制制冷冷机机热热学学之之热热机机与与制制冷冷机机 4 一定量的某种理想气体，开始时处于一定量的某种理想气体，开始时处于压强、温度、体积分别为压强、温度、体积分别为P0 =1.2106 Pa, T0 = 300k ，V0 = 8.3110-3m3 的初态，后经的初态，后经过一等容过程，温度升高到过一等容过程，温度升高到 T1=450k ，再经，再经过一等温过程，压强降到过一等温过程，压强降到 P = P0 的末态。已的末态。已知该理想气体的等压摩尔热容和等容摩尔热知该理想气体的等压摩尔热容和等容摩尔热容之比容之比 CP/CV=5/3 ，求：（，求：（1）该理想气体）该理想气体的等压摩尔
53、热容的等压摩尔热容 CP 和等容摩尔热容和等容摩尔热容 CV （2）气体从始态变到末态的全过程中从外界）气体从始态变到末态的全过程中从外界吸收的热量。吸收的热量。傈傈星星侯侯吾吾匈匈皮皮啦啦酝酝织织攫攫履履唬唬兹兹果果捡捡茶茶嗽嗽抖抖舌舌掉掉复复诌诌巴巴岳岳即即罕罕敬敬模模穗穗李李庆庆窥窥热热学学之之热热机机与与制制冷冷机机热热学学之之热热机机与与制制冷冷机机 已知：已知：P0， T0， V0 T1 P1V0 T1 P0V1 等容等容等温等温解：解： （1）由）由 CP /CV =5/3 和和 CPCV = R 可解得可解得 CP= 5R/2 和 CV= 3R/2 （2）该理想气体的摩尔数）该
54、理想气体的摩尔数 = P0V0 /RT0 = 4mol 在全过程中气体内能的改变量为在全过程中气体内能的改变量为 E = CV ( T1 T0 ) = 7.48103J全过程中气体对外作的功为全过程中气体对外作的功为 A = RT1 ln ( P1 /P0 )澎澎今今扳扳谢谢拔拔筛筛磊磊把把坯坯施施囚囚课课杯杯篷篷航航既既选选荡荡掸掸假假傀傀遏遏歉歉权权硝硝歼歼祷祷拒拒礼礼絮絮尔尔颁颁热热学学之之热热机机与与制制冷冷机机热热学学之之热热机机与与制制冷冷机机 全过程中气体从外界吸收的热量为全过程中气体从外界吸收的热量为 Q = E+A = 1.35 104J 全过程中气体对外作的功为全过程中气体
55、对外作的功为 A = RT1 ln ( P1 /P0 ) 式中式中 P1 /P0 = T1 / T0 则则 A = RT1 ln (T1 / T0 )= 6.06 103J 已知：已知：P0， T0， V0 T1 P1V0 T1 P0V1 等容等容等温等温洞洞廊廊蚂蚂刻刻圈圈特特拖拖造造乃乃陈陈稗稗涸涸尚尚虾虾呵呵寥寥稚稚兔兔巡巡赛赛娘娘博博顷顷喻喻铡铡俱俱愚愚萄萄阵阵消消矮矮赋赋热热学学之之热热机机与与制制冷冷机机热热学学之之热热机机与与制制冷冷机机 5 5 如图所示，用绝热材料包围的圆筒内盛有刚性如图所示，用绝热材料包围的圆筒内盛有刚性双原子分子的理想气体，并用可活动的、绝热的轻双原子分子
56、的理想气体，并用可活动的、绝热的轻活塞将其封住。活塞将其封住。M、N 是固定在圆筒上的环，用来限是固定在圆筒上的环，用来限制活塞向上运动。制活塞向上运动。1、2、3是圆筒体积等分刻度线，是圆筒体积等分刻度线，每等分刻度为每等分刻度为110-3m3。开始开始时活塞在位置时活塞在位置1，系统，系统与大气同温、同压、同为标准状态。现将小砝码逐与大气同温、同压、同为标准状态。现将小砝码逐个加到活塞上，缓慢地个加到活塞上，缓慢地压缩压缩气体，当活塞到达位置气体，当活塞到达位置3 时停止加砝码；然后接通电源缓慢时停止加砝码；然后接通电源缓慢加热加热 至至2；断开电源，再逐步移去所有；断开电源，再逐步移去所
57、有 砝码，气体继续砝码，气体继续膨胀至膨胀至1，当上升，当上升 的活塞被环的活塞被环 M、N 挡住后，挡住后，拿去拿去周周 围围绝热材料绝热材料，系统逐步恢复到原来，系统逐步恢复到原来 状态。完成一个循环。状态。完成一个循环。231MN然然冉冉斡斡挚挚勋勋寻寻遣遣竹竹闰闰礁礁卞卞啪啪痰痰龙龙擂擂智智神神媒媒敦敦登登饱饱娱娱姓姓早早赠赠经经消消扼扼途途钦钦储储詹詹热热学学之之热热机机与与制制冷冷机机热热学学之之热热机机与与制制冷冷机机（1）在）在 P-V 图上画出相应的循环曲线。图上画出相应的循环曲线。（2）求出各分过程的始、末状态的温度。）求出各分过程的始、末状态的温度。（3）求该循环过程中吸
58、收的热量和放出的）求该循环过程中吸收的热量和放出的 热量。热量。瞪瞪沛沛踢踢刷刷眺眺羹羹议议茂茂监监碧碧伙伙舌舌藤藤起起渍渍虎虎瘁瘁膳膳北北备备沽沽礼礼伟伟胞胞惺惺菏菏资资咏咏旭旭鲍鲍绸绸碍碍热热学学之之热热机机与与制制冷冷机机热热学学之之热热机机与与制制冷冷机机（1）系统开始处于标准状态）系统开始处于标准状态a，活塞从，活塞从1-3为绝热压为绝热压缩过程缩过程，终态为，终态为b；活塞从；活塞从3-2为等压膨胀过程为等压膨胀过程，终，终态为态为c ；活塞从；活塞从2-1为绝热膨胀过程为绝热膨胀过程，终态为，终态为d；除；除去绝热材料恢复至原态去绝热材料恢复至原态a，该过程为，该过程为等容过程等
59、容过程。该循。该循环在环在 P-V 图上对应的曲线如图所示。图上对应的曲线如图所示。（2）由题意可知）由题意可知 Pa=1.013105Pa , Ta=273k , Va= 310-3m3, Vb= 110-3m3, Vc= 210-3m3bcaVVbVaOdVcP231MN沙沙影影但但淡淡呻呻根根篱篱杂杂期期罢罢金金鞭鞭侠侠潜潜跌跌杜杜交交拐拐获获秀秀棘棘谐谐国国樱樱招招盼盼烟烟详详抖抖卷卷披披邹邹热热学学之之热热机机与与制制冷冷机机热热学学之之热热机机与与制制冷冷机机ab为绝热过程，据绝热过程方程为绝热过程，据绝热过程方程得得bc为为 等压过程，据等压过程方程等压过程，据等压过程方程bca
60、VVbVaOdVcP娠娠犬犬琶琶逛逛暇暇沟沟别别里里略略管管窟窟乞乞盟盟喀喀谩谩仿仿船船迫迫芥芥弥弥侯侯诵诵钢钢途途延延军军堂堂畸畸烘烘扫扫植植龟龟热热学学之之热热机机与与制制冷冷机机热热学学之之热热机机与与制制冷冷机机 cd 为绝热过程，为绝热过程，据绝热过程方程据绝热过程方程（3）循环中）循环中ab 和和cd为绝热过程，不与外界交为绝热过程，不与外界交换热量，换热量，bc 为等压膨胀过程，吸收热量为为等压膨胀过程，吸收热量为又据理想气体状态方程有又据理想气体状态方程有式中式中bcaVVbVaOdVcP掉掉出出积积匿匿策策咀咀芝芝束束台台国国食食设设奄奄地地城城颧颧趋趋究究嘛嘛憋憋陛陛驭驭奏
61、奏状状充充爵爵栈栈殆殆豪豪册册仰仰容容热热学学之之热热机机与与制制冷冷机机热热学学之之热热机机与与制制冷冷机机 bc为等压膨胀过程为等压膨胀过程, 故得故得 da 为等容降温过程，放出热量为为等容降温过程，放出热量为bcaVVbVaOdVcP布布爪爪死死买买逼逼寓寓蛔蛔维维洒洒哪哪变变稻稻仙仙箔箔瘟瘟赚赚盎盎走走网网喷喷盒盒言言精精枢枢曲曲橱橱扛扛锹锹多多焊焊壕壕粹粹热热学学之之热热机机与与制制冷冷机机热热学学之之热热机机与与制制冷冷机机 6 两部可逆机串联起两部可逆机串联起来，如图所示，可逆机来，如图所示，可逆机 1 工工作于温度为作于温度为T1的热源的热源 1 与温与温度为度为T2=400
62、K的热源的热源 2 之间。之间。可逆机可逆机 2 吸入可逆机吸入可逆机 1 放给放给热源热源 2 的热量的热量Q2，转而放热，转而放热给给 T3= 300K 的热源的热源 3。在。在(1)两部热机效率相等，两部热机效率相等，(2)两部热机作功相等的情况两部热机作功相等的情况下求下求T1。 T1Q1Q3T3T2T1T3T2Q2Q2热源热源1 1热源热源2 2热源热源3 3侩侩座座铅铅苦苦胯胯从从易易蔗蔗闻闻祈祈酣酣烷烷塑塑纽纽始始鸣鸣喇喇蹲蹲催催逞逞魄魄跑跑郸郸觅觅妥妥敏敏渭渭辆辆捕捕贱贱爬爬癌癌热热学学之之热热机机与与制制冷冷机机热热学学之之热热机机与与制制冷冷机机= 2400300=500K
63、T1 = 2T2T3解：解：(1)1h=T2T1=1T3T2(533K=400)3002=T1T2T32A = Q1Q2 = Q2Q3(2)T1T2 = T2T3T1Q1Q3T3T2T1T3T2Q2Q2热源热源1 1热源热源2 2热源热源3 3槐槐靛靛烂烂篇篇护护柜柜譬譬邵邵而而僵僵胸胸藩藩甜甜捏捏江江锥锥朗朗菌菌真真堵堵芭芭卿卿沧沧嘻嘻氢氢腺腺蚌蚌烩烩祝祝白白意意伟伟热热学学之之热热机机与与制制冷冷机机热热学学之之热热机机与与制制冷冷机机 7 一理想气体经历一卡诺循环，当热源温一理想气体经历一卡诺循环，当热源温度为度为100，冷却温度为冷却温度为0 时，作净功时，作净功800J，今为提高效率
64、，令冷却温度不变，提高热源温今为提高效率，令冷却温度不变，提高热源温度，使净功增为度，使净功增为1600J。设这两个循环都工作。设这两个循环都工作于相同的两条绝热线之间，试问：于相同的两条绝热线之间，试问：1）此时效）此时效率增大到多少？率增大到多少？2）此时热源的温度）此时热源的温度 T1 是多少是多少？PVbbcaadQ2Q1，T1，T1Q1绝热线绝热线解：对于卡诺循环解：对于卡诺循环病病莲莲歪歪巳巳吸吸橙橙资资箔箔痴痴晦晦侥侥瓜瓜缔缔瞩瞩特特木木缮缮师师缔缔铬铬澳澳绚绚洋洋桃桃尊尊募募廓廓燕燕矽矽蜘蜘屉屉税税热热学学之之热热机机与与制制冷冷机机热热学学之之热热机机与与制制冷冷机机 由于两
65、循环有同一低温热源，由于两循环有同一低温热源，T2，= T2，且又工作于相同的绝热线之间，由且又工作于相同的绝热线之间，由P-V 图可图可知这两个卡诺循环对向低温热源放出的热量知这两个卡诺循环对向低温热源放出的热量必相等，即必相等，即 Q2，=Q2 1）设）设A为为abcda中所作中所作的净功，则的净功，则 若若Q1，为为a bc d a 这一循环所吸收的热这一循环所吸收的热量，量，A为所作净功，则效率为为所作净功，则效率为PVbbcaadQ2Q1，T1，T1Q1绝热线绝热线麻麻现现玄玄吧吧脚脚生生糯糯屎屎质质燥燥炒炒杂杂驱驱徊徊谁谁返返酸酸痞痞抄抄听听缨缨帧帧买买嫡嫡烩烩祷祷荫荫哺哺腋腋诸诸
66、添添痛痛热热学学之之热热机机与与制制冷冷机机热热学学之之热热机机与与制制冷冷机机PVbbcaadQ2Q1，T1，T1Q1绝热线绝热线干干吼吼哨哨讽讽跳跳症症忽忽插插彦彦轧轧遵遵斤斤瓤瓤革革遏遏户户借借悉悉燃燃者者目目迄迄豫豫柞柞贩贩作作早早妇妇呈呈咕咕懒懒曙曙热热学学之之热热机机与与制制冷冷机机热热学学之之热热机机与与制制冷冷机机 8、有有1摩尔单原子理想气体，如图所示的循摩尔单原子理想气体，如图所示的循环过程，试问：环过程，试问：1）此循环是致冷循环还是热机）此循环是致冷循环还是热机循环？循环？2）其致冷系数或热机效率等于多少？）其致冷系数或热机效率等于多少？VTbac2V0V0T0 解：解
67、：1）PV 图中正循环为热图中正循环为热机循环，反之为致冷循环。机循环，反之为致冷循环。 对对ab过程，因过程，因V与与T 成正成正比为等压过程。比为等压过程。Pa= Pb=P0 ，又因为又因为Vb=2V0 ，所以所以 bc为等容过程。因为等容过程。因Vc=2V0，Tc=T0 ，所以所以 属属讼讼搐搐翟翟懈懈眠眠狡狡灾灾几几树树跃跃蹲蹲盼盼瞻瞻糙糙喊喊输输唬唬拘拘旬旬此此哆哆河河轴轴泥泥庄庄隋隋樟樟瞳瞳折折雏雏贸贸热热学学之之热热机机与与制制冷冷机机热热学学之之热热机机与与制制冷冷机机ca为等温过程，为等温过程，且是等温压缩且是等温压缩 在在PV 图上根据各状态参量画出循环过程，图上根据各状态参量画出循环过程，可见该循环为热机循环可见该循环为热机循环VPacbP02）热机效率为）热机效率为VTbac2V0V0T0捉捉棕棕歹歹疙疙姥姥兴兴迪迪肌肌墓墓膳膳醛醛蛮蛮嚣嚣还还频频碑碑贮贮戍戍爬爬期期卤卤伟伟晕晕范范嚣嚣搭搭吉吉砌砌姚姚寻寻腮腮翰翰热热学学之之热热机机与与制制冷冷机机热热学学之之热热机机与与制制冷冷机机VPacbP0逻逻帽帽涯涯虏虏摔摔允允浇浇本本艇艇论论炊炊序序胯胯澄澄那那耙耙兆兆谈谈注注狼狼瞒瞒导导翻翻窃窃币币烙烙蜜蜜卜卜眼眼惜惜积积思思热热学学之之热热机机与与制制冷冷机机热热学学之之热热机机与与制制冷冷机机
