一、等温过程 ( d T = 0 T = C )

1. 恒温热源T pdV §6-5 理想气体的等温过程和绝热过程 一、等温过程 ( dT = 0 T = C ) 在温度不变的情况下，状态变化的过程叫做等温过程 理想气体在等温过程中气体的内能也保持不变，即 理想气体的等温过程在p-V图上的过程曲线，是一条双曲线，该线也称等温线。 热力学第一定律的具体形式

2. 设气体状态变化： 上式表明，在理想气体的等温过程中： ①当气体膨胀(即V2＞V1)时，WT和QT均取正值，气体从恒温热源吸收的热量全部用于对外作功；

3. ②快速进行 （如气体自由膨胀） ②当气体被压缩(即V2＜V1)时，WT和QT均取负值，外界对气体所作的功，全部以热量形式由气体传递给恒温热源。 二、绝热过程(Adiabatic process of the ideal gas) 在气体的状态发生变化的过程中，如果它与外界之间没有热量传递的过程。 实际中，将状态变化过程中虽有能量传递，但可忽略不计的过程近似为绝热过程。 ①绝热材料

4. 消去dT 1.绝热方程： 热力学第一定律： 条件 准静态： 理想气体： 2.理想气体绝热过程作的功：

5. 利用： ～绝热方程 ～等温方程 结论: ①如T1＞T2，则 Wa＞0，气体对外作正功，～气体绝热膨胀；即，气体在绝热膨胀时温度降低。 ②如T1＜T2 ，则 Wa＜0，外界对气体作功～气体被绝热压缩；即，气体在绝热压缩时温度升高。 三、绝热线和等温线 在p-V图上作这两过程的过程曲线.

6. 图中某点A的斜率: 由 膨胀同样体积，在绝热过程中压强的降低Δpa比在等温过程中压强的降低ΔpT要多。 ～绝热线比等温线陡 解释： 等温 绝热

7. 理想气体多方过程方程 其中： 可等于任意实数，取值范围： ～理想气体多方摩尔热容 p 等压过程： 等体过程： 等温过程： 绝热过程： o V 四、多方过程(一般情况)

8. 理想气体的 与 关系： 理想气体的多方过程其它形式方程： 理想气体在多方过程作的功： 理想气体在多方过程内能的增量： 理想气体在多方过程吸收的热量：

9. 例1(P193)设有 的氢气，最初的压强 、温度为 ，求在下列过程中，把氢气压缩为原来体积的 需要作的功：(1)等温过程；(2)绝热过程；(3)经这两过程后，气体的压强各为多少(图6-11)? 查表6-1，知氢气： 由 得点2的温度为： 解： (1)等温压缩：1→2’的功 式中:负号表示外界对气体作功 (2) 绝热压缩：1→2

10. 查表6-1，知氢气： (3) 等温压缩：1→2’ 氢气1→2对对外作的功： 绝热压缩：1→2

11. 解① 由绝热方程 解② 绝热过程 自由膨胀 例2 理想气体自由膨胀，去掉隔板实现平衡后压强 p = ? × 何解对？为什么？  作业：P221 6-14 6-18 * 绝热方程对非静态过程不适用。

12. §6-6 循环过程 卡诺循环 一、循环过程 (Cyclical process) 1. 定义：系统经过一系列状态变化过程以后，又回到原来状态的过程叫做热力学循环过程，简称循环。 如上图所示，设气体经准静态过程A→B→A为一循环过程，则气体所作的功为： 在此循环过程中，系统所作的净功为零，即：

13. 若气体在压缩过程中所经过的路径，与在膨胀过程中所经过的路径不重复，那么，气体经历这样一个循环后就要做净功。为书写方便，今后的Q与W均为绝对值。若气体在压缩过程中所经过的路径，与在膨胀过程中所经过的路径不重复，那么，气体经历这样一个循环后就要做净功。为书写方便，今后的Q与W均为绝对值。 气体对外所作的净功为：

14. 特征： 因为内能是系统状态的单值函数，所以系统经历一个循环过程之后，它的内能没有改变。 热力学第一定律： p 正 逆 O V 准静态循环过程 ～p-V图中的闭合曲线。 循环的分类： 顺时针：正循环 逆时针：逆循环 二、热机和致冷机(Heat engine 、Refrigerator) 1.定义： 热机：工作物质作正循环的机器。如蒸汽机、内燃机，它是把热量持续地转变为功的机器。

15. b p a 正 c 正功 Q1 负功 d O V V2 W V1 Q2 致冷机：工作物质作逆循环的机器(也叫热泵)。它是利用外界作功使热量由低温处流入高温处，从而获得低温的机器。 2.热机效率η 净功 特征： 热机的循环: 从外界吸热→对外做功 定义：

16. Q2 W1 Q1 W2 例：蒸汽机的循环过程： 对外作的净功： 从外界吸收的净热量： 热机效率: P199 几种装置的热效率 液体燃料火箭 0.48 燃气轮机 0.46 柴油机 0.37 汽油机 0.25 蒸汽机车 0.08 热电偶 0.07

17. b p Q1 a 逆 c 致冷机 d W=Q1-Q2 O V V2 V1 Q2 负功 正功 净功 3. 冷机的致冷系数e 特点：系统从外界吸净热： 致冷机的循环： 外界对系统做功—系统向外界放热。 定义冷机的致冷系数：

18. 压缩机作功，吸热传向高温热源 季节 作用 低温热源 高温热源 效果 室内降温 房间 大气 夏天 冷泵（A) （对房间致冷） 室内升温 冬天 热泵（A) 大气 房间 (对大气致冷) Q1 Q1 Q2 Q2 W W 冬天 夏天 介绍： • 空调机的循环 —致冷机与热泵原理的结合

19. 层： 位于地面上空20-50km的同温层中 臭氧 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） 游离氧原子 引起公害 循环反应, • 保护臭氧层 介绍： 氟里昂对臭氧层的破坏

20. 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 后果： • 紫外线辐射增强 • 温室效应 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…... 1990.6 伦敦 会议决定：2000年停止生产和消费氟里昂，发展中国家延长10年。 寻找纯工质替代物（无Cl) 解决途径 磁致冷 半导体致冷

21. 例1(P199) 1mol氦气经过如图6—18所示的循环，其中 ，求在1→2、2→3、3→4、4→1等过程中气体吸收的热量和循环的效率。 解：①由 及理想气体物态方程： 3 2 4 1 o V 注意： ①避免使用发达国家提供的过时、有害环境的技术来实现发展。 ②警惕以“援助、投资之名，行污染转移之实” ③谨防“输出自然资源，留下环境破坏。” 图中：

22. 查表： 得： ②1→2、3→4～等体过程；2→3、4→1～等压过程 利用等体过程、等压过程的热量公式： 其中： ③氦气经历一个循环吸收的热量之和为：

23. 氦气经历一个循环放出的热量之和为： 此循环为正循环，即为热机。 其效率： 作业：P222 6-19 6-21 三、卡诺循环 (Carnot cycle) 由于瓦特改进了蒸汽机，使热机的效率大为提高，提高热机效率的主要方向在哪里呢?提高热机效率有没有极限呢?为此，法国的年青工程师卡诺(S.Carnot，1796—1832)于1824年提出一个理想循环—卡诺循环。

24. 高温T1 高温T1 Q2 Q2 低温T2 低温T2 Q1= W+Q2 W W = Q1-Q2 Q1 1.定义： 卡诺循环：工作物质只与两个恒温热源(高温热源、低温热源)交换能量的准静态循环。即循环过程中不存在散热、漏气等因素存在。 分类：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) 不与其它热源交换能量（两个绝热过程）

25. 等温膨胀 从 吸热 绝热膨胀 对外作功，内能降低 p 正循环 等温压缩 向 放热 绝热压缩 外界作功，内能升高。 2. 理想气体的卡诺循环 1) 正循环效率 等温过程：

26. 绝热过程： 由此，得理想气体经历一个卡诺循环后所作的净功为： 热机效率:

27. p 结论： ①要完成一次卡诺循环必须有高温和低温两个热源； ②卡诺热机的效率与工作物质无关，只与两个热源的温度有关，高温热源的温度越高，低温热源的温度越低，则卡诺循环的效率越高。 2) 逆循环致冷系数 等温过程： 绝热过程：

28. 卡诺致冷机的致冷系数与工作物质无关，只与两个热源的温度有关； ～ 要从温度越低的低温热源中吸热必须消耗更多的功。 卡诺致冷机的致冷系数为: 结论：

29. 绝热压缩 等体升压 绝热膨胀 两个绝热过程， 两个等体过程 等体放热 压缩比 四、实际技术中的典型循环 1. 汽油机：奥托(Otto)循环～P223 习题6-27

30. 绝热压缩 喷油、燃烧 等压膨胀 绝热膨胀 等体放热 2. 柴油机： 狄塞尔(Diesel)循环 -- 船舶、拖拉机等使用的四冲程循环～P223 习题6-26 两个绝热过程，一个等压过程，一个等体过程

31. 3. 斯特林循环 多用于致冷机 两个等温过程 两个等体过程 4. 燃气涡轮机的循环

33. 例1.一卡诺机进行如图两个循环abcda、ab’c’da与之对应的系统对外作功分别为 ,热机效率分别为 ， 下列表述正确的是： （1） （2） （3） （4） 举例 答案：（4）正确

34. 例2： 将一台家用电冰箱视为理想卡诺致冷机，放在气温为300K的房间内，制一盘 的冰块需从冷冻室取走 。设此冰箱能以 的速率取走热量。求①做一盘冰所需多少功？②所需的多长时间？③所要求的电功率为多少？ 解：根据题中所给已知条件： ①由卡诺致冷机致冷系数公式：

35. ②所需的时间： ③所要求的电功率为： 作业：P222 6-22 6-29