大学物理课件---循环过程.热机效率-[福州大学...李培官]

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1、今天是15六月2021大学物理福州大学至诚学院---循环过程.热机效率大学物理教研室李培官5-2-1.循环过程.热机效率第五章.热力学基础1688年，帕潘(法)：圆筒+活塞简易蒸汽机1698年，塞维利(英)：蒸汽抽水机1705年，纽科门：空气蒸汽机1765年，瓦特：改进蒸汽机大大提高效率【各种热机的效率】：蒸汽机汽油机柴油机液体燃料火箭研究提高热机效率热力学发展一.热机发展简介詹姆斯·瓦特（1736—1819）是英国著名的发明家，是工业革命时的重要人物。他改良了蒸汽机、发明了气压表、汽动锤。后人为了纪

2、念他，将功率的单位称为瓦特。瓦特改良的蒸汽机，很快运用于纺织、采矿、运输等部门，社会生产开始进入“蒸汽时代”。工业革命期间的一些主要发明年代发明国别发明人1765年珍妮纺纱机英国哈格里夫斯（开始）1769年改良蒸汽机英国瓦特（标志）1807年汽　船美国富尔敦1814年蒸汽火车机车英国史蒂芬孙卡诺为热力学第二定律奠定了基础，为提高热机的效率指明了方向，为热力学的发展作出了杰出的贡献！卡诺（1796—1832）卡诺循环卡诺循环蒸汽机发明的初期，效率很低（约4%）。法国青年工程师卡诺不像别人那样着眼于机械细

3、节的改良，而是从理论上对理想热机的工作原理去研究，提出了一种理想的由两个等温及两个绝热过程构成的循环__卡诺循环。萨迪.卡诺是法国青年工程师、热力学的创始人之一，是第一个把热和动力联系起来的人。他出色地、创造性地用“理想实验”的思维方法，他对蒸汽机所作的简化、抽象十分彻底。提出了最简单，但有重要理论意义的热机循环——卡诺循环，并假定该循环在准静态条件下是可逆的，与工质无关，创造了一部理想的热机（卡诺热机）。卡诺循环是最简单、最基本的循环，为提高热机效率提供了指导。卡诺的目标是揭示热产生动力的真正的、独

4、立的过程和普遍的规律。1824年卡诺提出了对热机设计具有普遍指导意义的卡诺定理，指出了提高热机效率的有效途径，揭示了热力学的不可逆性，被后人认为是热力学第二定律的先驱。火箭上的喷气发动机1.定义：系统经过一系列变化状态过程后，又回到原来的状态的过程叫热力学循环过程.热力学第一定律净功2.特征AB总放热（取绝对值）总吸热二.循环过程3.准静态循环过程：1）定义：若循环所经历的过程都是准静态过程，则此循环过程为准静态循环过程。（可用P-V图上的一条闭合曲线表示）2）准静态循环过程Q、W、△U因为△U=0所

5、以Q－W=0也就是说在一个循环中外界对系统做正功，系统必然放热。反之，如系统对外界做正功，系统必然吸热。3）循环过程可分为正循环和逆循环PVABC系统由A到B，又由B经等压过程到C,最后由等容过程回到了初始状态A，完成了一个顺时针循环，系统在这一循环中做正功。根据热力学第一定律系统吸热。这一循环称为正循环。又称为热机循环。PVAB系统由A到B，又由B到A回到了初始状态，完成了一个循环，不同的是这一循环是逆时针的。系统在这一循环中做负功。根据热力学第一定律系统放热。这样的循环称为逆循环。又称为致冷机循环

6、。热机高温热源低温热源热机（正循环）AB三.热机与热机效率(正循环效率)热机效率注意！这里的Q都是绝对值！热机：持续地将热量转变为功的机器.【热机配音演示动画】550C0过热器锅炉给水泵冷凝器冷却水气轮机发电机QQ12A发电厂蒸汽动力循环示意图AQQ12高温热源低温热源热机工作示意图20C0高温高压蒸汽解：先画出对应的p－V图【例1】1mol单原子分子理想气体作如图循环，已知V2=2V1,求：循环效率。【例2】某理想气体经历图示的循环过程，AB为等压过程，吸收热量500J，BC为绝热过程，CA为等温过

7、程，且已知该循环效率η＝20％，求：（1）CA过程气体所吸收的热量Q2（2）ABC过程气体对外做功AVpOABC解：(1)CA为等温放热过程(2)A=100J为净功致冷机致冷系数致冷机（逆循环）致冷机高温热源低温热源AB四.致冷机与致冷系数冰箱循环示意图【配音动画】【例3】逆斯特林循环是回热式制冷机的常用工作模式。如下图，1-2和3-4为等温过程，2-3和4-1为等体过程。求此循环的制冷系数。解：对两个等温度过程两个等体过程热量交换相抵消，故制冷系数为【例4】试说明空调器的制热模式比电暖器要经济。答：

8、电暖器直接将电能转化为内能，在理想情况下，产生的热量为空调器的制热模式通过对工作物质做功，使工作物质从低温热源（室外）吸热，到高温热源（室内）放热，放热量为显然在消耗相同电能W的情况下空调器在室内释放更多的热量。TipsforBetterLifefor2013欢迎指导今天是15六月2021谢谢