5.1 熱 力 學(xué) 第 一 定 律 及 應(yīng) 用 小 結(jié)二 、 熱 力 學(xué) 第 一 定 律 AEQ dE dAdQ1.功 （ A） 21VV PdVdAA2. E 的 計(jì) 算 )(2 12 TTRiME 3. Q 的 計(jì) 算 2 1VV PdVEQ 一 、 熱 功 等 效 性 )(18.41 J卡三 、 的 計(jì) 算QEA 、 1 0C 0Q P V0A 0 E PV=C方 程 dQ=0dT=0dP=0dV=0特 征 絕 熱等 溫等 壓等 容過 程 四 、 熱 力 學(xué) 第 一 定 律 在 等 值 過 程 中 的 應(yīng) 用CTP TCM V TCM V RiCV 2 CTV TCM V TCM VTCM P RCC VP 12lnVVRTM 12lnVVRTM TC TCM V 1CPV 21 CTV 31 CTP 2 3. 循 環(huán) 過 程 中 熱 功 轉(zhuǎn) 換 關(guān) 系 ： 系 統(tǒng) （ 工 作 物 質(zhì) ） 從 某 一狀 態(tài) 出 發(fā) ， 經(jīng) 過 一 系 列 狀 態(tài) 變 化 過程 ， 又 回 到 初 始 狀 態(tài) 的 整 個 過 程 。1. 定 義 ：2. 特 征 ： E=0 oP Vca 2V1V 吸Q放Q 1A一 、 循 環(huán) 過 程 的 定 義 bd2A1)( AEEQ ac 吸 2)( AEEQ ca 放 相 加放吸 QQ 21 AA 凈A P-V圖 上循 環(huán) 曲 線所 包 圍 的面 積表 示 系 統(tǒng) 經(jīng) 過一 個 循 環(huán) 從 外 界吸 收 的 凈 熱 量 表 示 系 統(tǒng) 經(jīng) 過一 個 循 環(huán) 系 統(tǒng) 對外 所 作 的 凈 功 3 1. 正 循 環(huán)（ 1） 定 義 ： 0凈A o P V凈A循 環(huán) 過 程 系 統(tǒng) 從 外 界 吸 熱 對外 作 功 的 機(jī) 器 。（ 2） 熱 機(jī) ： 吸凈QA 吸放QQ 1（ 3） 熱 機(jī) 效 率 ： 二 、 正 循 環(huán) 和 逆 循 環(huán) 凈A 放Q吸Q 高 溫 熱 源 T1低 溫 熱 源 T2 是 循 環(huán) 過 程 系 統(tǒng) 總 吸 熱 吸Q 是 循 環(huán) 過 程 系 統(tǒng) 總 放 熱放Q 是 循 環(huán) 過 程 系 統(tǒng) 作 的 凈 功凈A 放吸QQ| 需 要 一 定 工 作 物 質(zhì)需 要 兩 個 熱 源熱 機(jī) 工 作 特 點(diǎn) ：熱 機(jī) 是 正 循 環(huán) 4 o P V0凈A2. 逆 循 環(huán) :（ 3） 制 冷 系 數(shù) ：AQ 吸 AQQ 放吸 吸放 吸 QQ Q 凈A（ 1） 定 義 ：（ 2） 致 冷 機(jī) ： 通 過 外 界 作 功 從 低 溫 熱 源 吸熱 向 高 溫 熱 源 放 熱 ， 使 低 溫?zé)?源 溫 度 降 低 的 機(jī) 器 A放Q 吸Q 高 溫 熱 源 T1低 溫 熱 源 T2 室 外室 內(nèi)AQQ 吸放 吸放QQ| 5 6 7 卡 諾 循 環(huán) 是 由 兩 個 等 溫 過 程 和 兩 個絕 熱 過 程 組 成 的 循 環(huán) oP V等 溫 線4 321 2T 絕 熱 線1T1.卡 諾 熱 機(jī) 吸放QQ 11-2 等 溫 膨 脹 過 程 12112 lnVVRTMQ 12 VV 012 Q 吸 熱3-4 等 溫 收 縮 過 程 34234 lnVVRTMQ 34 VV 034 Q 放 熱 2-3與 4-1為 絕 熱 過 程04123 QQ 8 吸放QQ |1 )/ln( )/ln(1 121 432 VVT VVT 1234 |1 QQ oP V等 溫 線4 321 2T 絕 熱 線1T132121 VTVT 142111 VTVT 4312 VVVV 2-3 絕 熱 膨 脹 過 程4-1 絕 熱 收 縮 過 程 121 TT 121 342lnln1 VVRTM VVRTM 9 （ 1） 卡 諾 機(jī) 必 須 有 兩 個 熱源 。 熱 機(jī) 效 率 與 工 作 物 質(zhì) 無關(guān) ， 只 與 兩 熱 源 溫 度 有 關(guān) 。 121 TTQA 吸（ 2） 熱 機(jī) 效 率 不 能 大 于 1 或 等 于 1， 只 能 小 于 1。如 果 為 1 則 0 2 T 現(xiàn) 在 的 技 術(shù) 還 不 能 達(dá) 到 絕 對 0 K或 1T 這 是 不 能 實(shí) 現(xiàn) 的因 此 熱 機(jī) 效 率 只 能 小 于 1如 果 大 于 1， A Q吸 則 違 反 了 能 量 守 恒 定 律 。 A低 溫 熱 源 T2 高 溫 熱 源 T1Q吸Q放工 作物 質(zhì) 10 陶 瓷 發(fā) 動 機(jī) ， 其 良 好 的 絕 熱性 能 可 保 持 高 溫 熱 源 的 溫 度 。 許 多 國 家 正 在 積 極 開 發(fā) 可 再 生 燃 料 ， 以替 代 不 可 再 生 的 礦 物 石 油 燃 料 汽 油 。（ 3） 提 高 熱 機(jī) 效 率 的 方 法使 12 /TT 越 小 越 好 但 低 溫 熱 源 的 溫 度 為 外 界 大 氣 的 溫 度不 宜 人 為 地 改 變 ， 只 能 提 高 高 溫 熱 源 溫 度 。 21 2TT T2.卡 諾 致 冷 機(jī) 吸放 吸吸 QQ QAQ A低 溫 熱 源 T2高 溫 熱 源 T1Q放Q吸工 作物 質(zhì)121 TT 11 例 1: 1mol單 原 子 理 想 氣 體 作 循 環(huán) （ 如 圖 ） ， 已 知 ：P2 =2P1、 V2 =2V1， 求 ： （ 1） 作 正 循 環(huán) 時 ， =？（ 2） 作 逆 循 環(huán) 時 ， =？解 :（ 1） Q 吸 =Q12+Q23吸QA1212 EQ 12 TTCV 123 RT 2323 TTCQ P 225 RT 15RT2211 TPTP 12 2TT P0 V12 34Q12 Q23 Q34Q411V 2V1P2P23 2TT 2233 TVTV 12 解 :（ 2） 外吸AQ 114 25 RTQ 143 3RTQ 1211RT1RTA 外 =5.5 Q43Q21 Q32Q14P0 V12 34 1V 2V1P2P4314 QQQ 吸 P0 V12 34Q12 Q23 Q34Q411V 2V1P2P52312312 QQ A凈 %4.15 )( 1212 VVPPA 凈 11VP 1RT外吸AQ 13 例 題 2： 已 知 有 單 原 子 理 想 氣 體 ， P-V圖 如 圖 所 示 。求 循 環(huán) 效 率 ?)(atmP )(lVo10 4.161.41 2.825 31 4等 溫 線絕 熱 線 解 ： 分 析 ：12 吸 熱 ： )( 12 TTCQ PP )()12( 121 VVPi 23 吸 熱 ： 232 lnVVRTQT 2322 lnVVVP34 放 熱 ： )(| 43 TTCQ VV )(2 433 PPVi 41 絕 熱 ： 041 Q 吸放QQ 1 )(10383 J )(5758 J )(9968 J62.0 TP VQQ Q |1 14 小 結(jié)一 、 循 環(huán) 過 程 的 定 義 oP Vca 2V1V 吸Q放Q 1Abd2A 系 統(tǒng) （ 工 作 物 質(zhì) ） 從 某 一 狀 態(tài)出 發(fā) ， 經(jīng) 過 一 系 列 狀 態(tài) 變 化 過 程 ，又 回 到 初 始 狀 態(tài) 的 整 個 過 程 。放吸 QQ 21 AA 凈A二 、 正 循 環(huán) 和 逆 循 環(huán) 凈A放Q 吸Q高 溫 熱 源T1低 溫 熱 源T2正 循 環(huán) （ 熱 機(jī) ） 0凈A熱 機(jī) 效 率 ： 吸凈QA 吸放QQ 1逆 循 環(huán) （ 制 冷 機(jī) ） 0凈A制 冷 系 數(shù) ： AQ 吸 吸放 吸 QQ Q 15 卡 諾 循 環(huán) 是 由 兩 個 等 溫 過 程和 兩 個 絕 熱 過 程 組 成 的 循 環(huán) oP V等 溫 線4 321 2T 絕 熱 線1T12112 lnVVRTMQ 34234 lnVVRTMQ 吸放QQ |1 1234 |1 QQ 121 TT 132121 VTVT 142111 VTVT 21 2TT T 16