例：例：如图所示，一定量的理想气体经历如图所示，一定量的理想气体经历ACB过程过程吸热吸热700J，则经历，则经历ACBDA过程时吸热为多少？过程时吸热为多少？12341234EACBD NO. 10－－22011－－11－－18Fundamentals of Thermodynamics 内容纲要内容纲要一、热力学第一定律在理想气体一、热力学第一定律在理想气体等值过程等值过程及及绝热过程绝热过程 中的应用中的应用（内能、体积功、热量）（内能、体积功、热量）二、二、循环过程循环过程 （正循环（正循环————热机）热机） （逆循环（逆循环————致冷机）致冷机） 三、用热力学第一定律分析几个典型热力学过程三、用热力学第一定律分析几个典型热力学过程1. 1. 等体过程等体过程（（1 1）过程方程）过程方程: :（（2 2）热力学第一定律分析：）热力学第一定律分析：常量常量因内能是状态量，故该公式适用因内能是状态量，故该公式适用于于T T1 1～～ T T2 2间的任何热力学过程！间的任何热力学过程！（（isochoric process）） 2 2. . 等压过程等压过程（（1 1）过程方程）过程方程: :（（2 2）热力学第一定律分析：）热力学第一定律分析：常量常量12W三、用热力学第一定律分析几个典型热力学过程三、用热力学第一定律分析几个典型热力学过程（（isotonic process）） 3.3. 等等温温过程过程（（1 1）过程方程）过程方程: :（（2 2）热力学第一定律分析：）热力学第一定律分析：常量常量12三、用热力学第一定律分析几个典型热力学过程三、用热力学第一定律分析几个典型热力学过程（（isothermal process）） （（1 1）系统沿）系统沿1→2直线过程中的直线过程中的W , Q 及及 ；；（（2 2）系统沿）系统沿1 →a→2折线过程中的折线过程中的W , Q 及及 。
例例1 1：：20mol氧气由状态氧气由状态1 变化到状态变化到状态2，分别经，分别经 历如图所示的过程历如图所示的过程 试计算试计算 ：：（氧气的等体摩尔热容（氧气的等体摩尔热容 Cv,m= 20.98 J.mol-1.K-1 ）） Ⅰ. Ⅰ. 准静态绝热过程准静态绝热过程 三、用热力学第一定律分析几个典型热力学过程三、用热力学第一定律分析几个典型热力学过程4.4. 绝热绝热过程过程（（adiabatic process））Ⅱ. Ⅱ. 非静态绝热过程非静态绝热过程 系统被绝热材料包裹，过程缓慢；系统被绝热材料包裹，过程缓慢； 热力学过程非常迅速，系统来不及与外界进行热力学过程非常迅速，系统来不及与外界进行显著热量交换（如内燃机内燃气的爆炸过程）显著热量交换（如内燃机内燃气的爆炸过程） ⅠⅠ准静态绝热过程准静态绝热过程 (1)(1)过程方程过程方程: :(2)(2)热力学第一定律分析：热力学第一定律分析：三、用热力学第一定律分析几个典型热力学过程三、用热力学第一定律分析几个典型热力学过程4.4. 绝热绝热过程过程绝热线绝热线A等温线等温线（（adiabatic process））常量常量常量常量 绝热膨胀，温度降低；绝热膨胀，温度降低； 绝热压缩，温度升高；绝热压缩，温度升高； 常量常量 （理想气体绝热（理想气体绝热自由膨胀自由膨胀过程）过程）三、用热力学第一定律分析几个典型热力学过程三、用热力学第一定律分析几个典型热力学过程ⅡⅡ 非静态绝热过程非静态绝热过程 无过程方程，但仍然遵循热力学第一定律。
无过程方程，但仍然遵循热力学第一定律 压缩机压缩机节流阀节流阀 例例2 设有设有 5 mol 的氢气，最初温度的氢气，最初温度 ，压强为，压强为 ，求下列过程中把氢气压缩为原体积的，求下列过程中把氢气压缩为原体积的 1/10 需作的需作的功功: （（1））等温过程等温过程（（2））绝热过程绝热过程. （（3））经这两过程经这两过程后，气体的压强各为多少？后，气体的压强各为多少？12常量常量 四、循环过程四、循环过程（（cycle process）） 1698年英国萨维利年英国萨维利( (Savery) )和和1705年纽可门年纽可门( (Newcomen) )先后发明了先后发明了蒸汽机蒸汽机; ;热机及其发展：热机及其发展： 热机热机是能够不断把从外界吸收的热是能够不断把从外界吸收的热量转化为机械能的机器量转化为机械能的机器 热学理论的建立和发展与热机的研究密切相关！热学理论的建立和发展与热机的研究密切相关！ 1765年瓦特进行了重大改进，大大提高了效率；年瓦特进行了重大改进，大大提高了效率；蒸汽机蒸汽机蒸汽机蒸汽机 四、循环过程四、循环过程（（cycle process））热机及其发展：热机及其发展： 1769 年，法国人年，法国人N.J.居诺发明蒸汽汽车居诺发明蒸汽汽车 ；；1807年，美国年，美国R.富尔顿第一次成功地把蒸汽机装在船富尔顿第一次成功地把蒸汽机装在船上，创造出蒸汽轮船。
上，创造出蒸汽轮船1811年英国也制成蒸汽轮船年英国也制成蒸汽轮船 1829年英国年英国G.斯蒂芬森试制成功的斯蒂芬森试制成功的“火箭火箭”号蒸汽号蒸汽机车，速度为机车，速度为58公里／小时公里／小时 到到1804年年,英国的棉纺织业已普遍采用英国的棉纺织业已普遍采用蒸汽机作为生产动力蒸汽机作为生产动力 四、循环过程四、循环过程（（cycle process））热机及其发展：热机及其发展： 1860年，内燃机问世（法国）；年，内燃机问世（法国）； 1882年，汽轮机问世（瑞典）；年，汽轮机问世（瑞典）； 瓦特从开始改良蒸汽机到最后研制成复动式蒸瓦特从开始改良蒸汽机到最后研制成复动式蒸汽机，前后花了汽机，前后花了30多年，仅在解决活塞与汽缸之多年，仅在解决活塞与汽缸之间的漏气问题上，瓦特就反复试验了很长时间间的漏气问题上，瓦特就反复试验了很长时间 “蒸汽机的历史意义，无论怎样夸大也不为过蒸汽机的历史意义，无论怎样夸大也不为过——《《全球通史全球通史》》作者作者 L.S.斯塔夫里阿诺斯斯塔夫里阿诺斯科学家的成功之处：科学家的成功之处：善于思考发现问题，富有耐心，善于思考发现问题，富有耐心，不怕失败，愿意付出长期辛勤的劳动而乐此不彼。
不怕失败，愿意付出长期辛勤的劳动而乐此不彼 1. 热机的效率能否达到热机的效率能否达到100％吗？％吗？ 2. 如何最大限度地提高热机的效率如何最大限度地提高热机的效率？？ 随着气体膨胀，压强逐渐减小，当减至与外界随着气体膨胀，压强逐渐减小，当减至与外界 压强相等时，就不能再对外作功；压强相等时，就不能再对外作功； 要让气体不断膨胀，就必须做很长的气缸要让气体不断膨胀，就必须做很长的气缸 分析：分析：p V,热热源源 为了能够为了能够连续不断连续不断地对外作功，必须让地对外作功，必须让工作物质经过膨胀作功后回到初始状态，工作物质经过膨胀作功后回到初始状态，形成一个形成一个循环过程循环过程不现实！不现实！等温膨胀过程 逆循环 逆循环 1. 1. 循环过程（正循环、逆循环） 循环过程（正循环、逆循环） 四、循环过程四、循环过程（（cycle process））ABAB1系统作系统作净功：净功：正循环正循环 经过一个循环过程，系统内能经过一个循环过程，系统内能 不变！不变！系统系统（（如热机中的工作物质）经一系列变化后又如热机中的工作物质）经一系列变化后又回到初态的整个过程叫循环过程。
回到初态的整个过程叫循环过程系统系统净吸热：净吸热：2 热机热机高温热源高温热源低温热源低温热源2. 2. 热机、致冷机热机、致冷机 四、循环过程四、循环过程热机热机（工作于正循环）（工作于正循环）（（cycle process））致冷机致冷机（工作于逆循环）（工作于逆循环）致冷致冷机机高温热源高温热源低温热源低温热源热机的热机的热机的热机的效率：效率：效率：效率：致冷机致冷机致冷机致冷机致冷系数：致冷系数：致冷系数：致冷系数： 四、循环过程四、循环过程热机热机: : 蒸气机、内燃机、喷气机等蒸气机、内燃机、喷气机等（（cycle process））液体燃料火箭液体燃料火箭蒸气机蒸气机柴油机柴油机汽油机汽油机 四、循环过程四、循环过程冰箱、冷气机、热泵、空调等冰箱、冷气机、热泵、空调等（（cycle process））空调空调空调空调致冷机致冷机 : :致冷机致冷机制冷机制冷机 热机的效率不可能达到热机的效率不可能达到100100％％ ！！答案：答案： 第二类永动机（从单一热源吸取第二类永动机（从单一热源吸取热量完全用来对外做功的热机）不热量完全用来对外做功的热机）不能实现！能实现！ 例例例例3.3.3.3. 1mol氦气理想气体（氦气理想气体（Cv,m=3R/2）的循环过程）的循环过程如图如图T-V 图所示，其中图所示，其中c点的温度为点的温度为Tc=600K，试求，试求：：（（1 1））ab、、bc、、ca各个过程系统吸收的热量；各个过程系统吸收的热量；（（2 2）经过一个循环系统所做的净功？）经过一个循环系统所做的净功？（（3 3）循环的效率。
循环的效率12 今日作业今日作业13－－12，，14，，21，，24 。