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2.(简)热学 第二章 热力学第一定律(2003)

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第二章 热力学第一定律

第二章 热力学第一定律

T (B, ,T)
£K r Hm (T)
标准摩尔燃烧焓[变]的定义 在温度 T 物质 B 完全氧化( T)表示 叫标准摩尔燃烧焓 g H2O(l)的 T)计算
£K r Hm £K cHm £K r Hm B
-
)成相同温度下指定产物时的标准摩尔焓[变] 用
£K cHm
(B
指定产物 CO2 由
£K c Hm
物理化学学习指导
第二章 热力学第一定律
第二章 热力学第一定律
一. 基本概念及公式
1 热力学基本概念
(1)系统和环境 系统——热力学研究的对象(是大量分子 外的周围部分存在边界 环境——与系统通过物理界面(或假想的界面)相隔开并与系统密切相关的周围部分 根据系统与环境之间发生物质的质量与能量的传递情况 系统分为三类: 原子 离子等物质微粒组成的宏观集合体) 系统与系统之
H = Qp 适用于真实气体 理想气体 液体
T2 T1
∆H = ∫ nC p ,m dT
T1
T2
固体定压过程 理想气体任意 p
V
T 变化过程
∆U = ∫ nCV ,m dT = nC v ,m (T2 − T1 ) ∆H = ∫ nC p ,m dT = nC p ,m (T2 − T1 )
T1 T2
体积功 功有多种形式 通常涉及的是体积功 它是系统发生体积变化时的功 定义为
δW = − p su dV
式中 psu 为环境的压力
W = ∑ δW = − ∫ p su dV
V2 V1
对恒外压过程
psu = 常数
W = − p su (V2 − V1 ) W = − ∫ pdV
V1 V2
对可逆过程 因 p =psu

第二章 热力学第一定律

第二章 热力学第一定律

入口处： p1A1 d x = p1 d V1 = p1 v1 d m1
出口处： p2A2 d x = p2 d V2 = p2 v2 d m2
流动功：系统为维持工质流动所需的功。 （p v ) = p2 v2 – p1 v1 3. 几点说明： （1）是工质在开口系统中流动而传递的能量； （2）只有在工质流动过程中才出现； （3）工质在传递流动功时，没有热力状态的变化， 也没有能量形态的变化
1 2 2 (c f 2 c f 1 ) h1 h2 2
说明 ：工质流经喷管时，动能的增加等于 焓值的减少。
同学们：
上课铃声即将敲响， 你们准备好了吗？！
同学们：
现在开始上课。 请翻开你们的书、笔记本，
拿起笔。 并请保持课堂安静。谢谢！
例1：对定量的某种气体加热100kJ，使之由状态1 沿路径1a 2变化到状态2，同时对外作功60kJ。若外 界对气体作功40kJ，使之从状态2沿路径2b1返回状 态1，如图，问返回过程中工质与外界交换的热量 是多少？是吸热用力的存在所具有 的位能，与气体的比体积有关。 化学能，原子核能，电磁能。
单位：焦耳 J，符号 U 比热力学能：单位质量物质的热力学能，u, J / kg 2. 热力学能是温度和比体积的函数，是状态参数。 3. 热力学能的大小是相对的。 二. 宏观动能和宏观位能 1. 宏观动能：由于宏观运动速度而具有的动能。EK 2. 宏观位能：由于其在重力场中的位置而具有的位 能。 EP 三. 总储存能 （stored energy) 总储存能：系统的热力学能，宏观动能，宏观位 能之和，用E表示，单位J，KJ。 比储存能 e = u + e k+ ep
Q = W + U = W + U2 - U1

第二章 热力学第一定律

第二章 热力学第一定律
1 2 ws m u2 p2v2 cf2 gz2 0 2
令
u pv h
U pV H
，h 称为比焓。
, H 称为焓
焓的定义：焓=热力学能+推动功。
2-4 开口系统的稳定流动能量方程式
由于p、v 、u都是状态参数，所以焓也是工质的一个
1 2 Ws m u2 cf2 gz2 mp2v2 2 1 2 Ws m u2 cf2 gz2 p2v2 2
2-4 开口系统的稳定流动能量方程式
根据热力学第一定律可得
1 2 Q m u1 p1v1 2 cf1 gz1
本章主要内容
1 2 3 4 5
热力系统的储存能 热力学第一定律的实质 闭口系统的热力学第一定律表达式 开口系统的稳定流动能量方程式 稳定流动能量方程式的应用
2-1 热力系统的储存能
热力学能
热力学储存能
U
宏观动能与宏观位能
热力学能的定义：
Ek , E p
物体因热运动而具有的能量 , 是存储于物体内部的能量 。 内动能 内位能 原子能 化学能
对于单位质量工质的可逆过程 ,
q du pdv
q u pdv
1
2
2-3 闭口系统的热力学第一定律表达式
适用条件：
闭口系；可逆、不可逆； 理想和实际气体；初、终态为平衡态
符号规定：
吸热q为正，放热为负 系统对外作功为正，反之为负
系统内能增大 U为正,反之为负
2-3 闭口系统的热力学第一定律表达式
热力学能（内能）
2-3 闭口系统的热力学第一定律表达式
Q ΔU

第二章热力学第一定律(2)

第二章热力学第一定律(2)

C p ,mCV ,m , cV =C p =nC p ,m , CV =nCV ,m , c p = MM
17
一些气体自25℃至某温度的平均摩尔定压热容Cp,m/(J⋅K-1⋅mol-1) t/℃ H2 空气 CH4 25 28.80 29.14 35.74 100 28.94 29.24 37.54 200 29.08 29.35 40.24 300 29.13 29.57 43.01 500 29.94 30.20 48.70 1000 29.80 31.74 60.86
代入数据得
ΔU = 9876 J = 9.876 kJ
QV = ΔU = 9.876 kJ ΔH = ΔU + Δ ( pV ) = ΔU + n(Ar,g) RΔT = 13.201 kJ
13
4. Cp,m（CV,m）随温度T的变化
是重要的基础热数据，是通过量热实验获得的。 往往随温度而变化。 表达Cp,m随T变化的方法有三种 （1） 数据列表： （2） Cp,m—T 曲线：直观 （3） 函数关系式：便于积分、应用 C p ,m = a + bT + cT 2 C p ,m = a + bT + cT 2 + dT 3
解： ΔU =n ∫T1 CV ,m dT
=2mol × 25.29J ⋅ mol−1 ⋅ K −1 × (352.15 − 298.15)K ΔU =nCV ,m (T2 − T1 ) =2731 J ΔH =nC p ,m (T2 − T1 ) =2mol × 33.60J ⋅ mol−1 ⋅ K −1 × (352.15 − 298.15)K =3629 J
解： 过程恒容 W£½0
ΔU = ΔU (Ar,g) + ΔU (Cu,s)

热力学第一定律 (2)

热力学第一定律 (2)
2)恒外压膨胀 pamb=50.663kPa 3)恒温可逆膨胀
末态 p1＝50.663kPa V1= 44.8 dm3 T1= 273.15K
求：三个过程的体积功各为多少？
解：
W1＝－pamb(V2－V1) ＝ 0（效率为0，完全不可逆）
W2＝－pamb(V2－V1) ＝－50.663103(44.8－22.4) 10-3 J
由热力学第一定律可得:
Qp U W U (p2V2 p1V1) (U2 p2V2)(U1 p1V1) (dp = 0，W’=0)
3.焓的导出：
定义 : H = U + pV 称H为焓，H为状态函数，广延量 于是：
Qp=H2-H1=H 或 : Qp=dH (dp = 0，W′= 0)
H 的计算：基本公式： H= U+ (pV)
热和功不是状态函数，而是过程函数
1)热 Q
系统与环境由温差而引起的能量交换称为热
显热 单纯pVT变化时，系统吸收或放出的热 热 潜热 相变时，T不变，系统吸收或放出的热
反应热 化学反应时，系统吸收或放出的热
2)功
除热之外，系统与环境交换能量的另一种形式
体积功Biblioteka 功 电功电化学一章讨论 非体积功
表面功
p1，V1，T1
W =?
末态2 p2，V2，T2
V2
W W pambdV pambdV
V1
体积功的计算式
(1)恒(外)压过程(isobaric or constant pamb)
恒外压过程：W＝－pamb(V2－V1)
恒压过程(pamb=p)：W＝－p(V2－V1)
(2)自由膨胀过程(free expansion process)

02第二章 热力学第一定律 重点和难点

02第二章 热力学第一定律 重点和难点

系统内部储能增量: ΔECV
考虑到稳流特征： ΔECV=0 qm1=qm2=qm; 及h=u+pv 有
2 2 cf2 cf1 Q H 2 H1 qm qm g z2 z1 WS 2 2 1 2 q h2 h1 cf2 cf21 g z2 z1 ws 2
3)第一定律第二解析式 把wt的概念代入（B）式，可得第一定律第二解析式
1 2 q h2 h1 cf 2 cf21 g z2 z1 ws 2 ( B)
2
q h wt δq dh δwt
可逆 q h 1 vdp
δq dh vdp
几种功及相互之间的关系
名称 含义 说明
1）当系统可逆时δw＝pdv 2）膨胀功是简单可压缩系热变功的源泉 3）膨胀功往往对应闭口系所求的功 1）轴功是开口系所求的功 W 2) 当工质进出口间的动、位能差被忽略时， pdV Wt＝Ws此时开口系统所求的功也是技术功
2 1
体积变化 系统体积变化 功W 所完成的功
轴功Ws 流动功 Wf. 系统通过轴与 外界交换的功
开口系付诸于质 量迁移所作的功
流动功是进出口推动功之差， 即Wf=Δ(pV)=p2V2-p1V1
技术功Wt 技术上可资利 用的功
1)Wt与Ws的关系 Wt＝m Δ cf2/2+mg Δz+Ws 2) Wt与W，Wf的关系 Wt=W－Wf 3)当过程可逆时， δ W＝－Vdp，这也是动、 位能差不计时的最大轴功
2）技术功(technical work)—技术上可资利用的功 wt 1 2 wt ws cf g z 2 由（C）

q u wt p2v2 p1v1 (D)

第二章 热力学第一定律-1

二、第一定律的数学表达式
系
δQ 环境
统
δW 环境
所 以：
dU体系热力学能量的增量 Q W
注 意：
Ⅰ. d 表示全微分， 表示非全微分。
Ⅱ. 凡是使体系（热力学）能量增加的功和热都取正值，反之取负值。
三、焦耳（Joule）实验
搅 拌 器 活塞
真空
实验前——左边容器空气，
右边容器真空；容器置于一
系统分类——根据系统与环境之间是否有物质和能量交换：
（1）封闭体系：无物质交换，有能量交换。 （2）敞开体系：既有物质交换，又有能量交换。 （3）隔离体系：既无物质交换，也无能量交换。
注意：系统与环境的区分具有相对性；系统的选择具有任意 性。
3. 系统的性质——广度性质与强度性质
（1） 广度性质（容量性质）——如果在没有任何其他变化的情况下，
二、热力学的基本概念和术语
• 1. 引言
高楼大厦是由沙石等基础元件构成的；同样的道理，任何一 个理论体系都是建立在一定的基础元件上的。例如：英语由26个 字母构筑而成；日语由50个片假名和平假名构成而成。热力学体 系也一样由它的基本概念和术语构筑而成。——所以先来讨论热 力学的基本概念和术语。
2. 系统与环境
C. 恒容过程—— V体系＝Cons tan t
D. 绝热过程——体系与外界环境无热交换。
E. 循环过程——系统经历一系列具体途径后又回到原来的状态； 其特点是：状态函数的变化值为零，但体系与环境所交换的功 和热不一定为零。
★ 第二种分类方法（分类标准——按组成分类）：
A．简单状态变化 ；B．相变 ；C．化学反应
0 0
8. 热力学能（旧称：内能）
（1）定义——系统内部所有粒子除整体动能和整体势能外的全部能量之和，用符

热力学 (2)-热力学第一定律


dECV 0,
dt
qm1 qm2 qm
✓能量方程则可写成：
q
h
1 2
c
2 f
gz
wi
此方程为流过开口系1kg流体的稳 定流动的能量方程。
➢其微分形式为：
q
dh
1 2
dc
2 f
gdz
wi
➢若流过开口系m kg流体的稳定流动的能 量方程及其微分形式为：
Q
H
1 2
mc
2 f
mgz
Wi
Q
dH
1 2
i
h
c
2 f
2
gz
in
min
Wi
➢以流率表示的开口系能量方程：
dECV
dt
j
h
c
2 f
2
gz
out
qm,out
h
c
2 f
2
gz
in
qm,in
Pi
其中，＝Q 为热流率 dt
qm
m dt
为质量流率
Pi为内部功率
二、稳定流动能量方程
✓所谓稳定流动，即流动过程中开口系内 部及其边界上各点工质的热力参数及运 动参数都不随时间而变。
征有关的过程量，称为迁移能。
作功： ✓ 借作功来传递能量总是和物体的宏观位移有关。 ✓ 作功过程中往往伴随着能量形态的变化。
传热： ✓ 借传热来传递能量不需要物体的宏观移动。 ✓ 传热是相互接触的物体间存在温差时发生的 能量传递过程。
二、推动功和流动功
✓ 工质在开口系统中流动而传递的功，叫推动功。
h2
✓节流
h1 h2
❖某燃气轮机装置如图所示，已知压气机进口处空气的比焓h1 为290kJ/kg。经压缩后空气升温使比焓增为h2=580kJ/kg，在 截面2处空气和燃料的混合物以cf2=20m/s的速度进入燃烧室， 在定压下燃烧，使工质吸入热量q=670kJ/kg。燃烧后燃气进 入喷管绝热膨胀到状态3‘，h3’=800kJ/kg，流速增加到cf3’， 此燃气进入动叶片，推动转轮回转作功。若燃气在动叶片中 的热力状态不变，最后离开燃气轮机的速度cf4=100m/s，求：

第二章 热力学第一定律(一)


• 内能是广度性质,系统在某状态下U的绝对值无法确定
• 理想气体的内能 U f (T )
32
数学表达式
ΔU=Q+W
数学推导：
(2.1.1a)
隔离系统能量守恒： Ｕ+[-(Ｑ＋Ｗ)]=0 小的封闭系统： Ｕ =Ｑ＋Ｗ 或 dU=Q +W
(2.1.1b)
适用对象：封闭系统（研究它与环境间的能量交换） 本质： 能量守恒定律 law of energy conservation
热力学研究对象都是处于平衡状态的系统
相 phase ---- 系统中物理性质与化学性质完全相同的均匀 部分。
21
5. 过程和途径 process and path 当系统的状态发生变化时，我们称之为经历了一个过程 变化的具体步骤称之为途径。 例如 在101.325kPa下,将水从298.15K加热到373.15K 途径1：直接加热 H2O(298.15K,l) → H2O(373.15K,l) 途径2：H2O(298.15K,l) → H2O(298.15K,g) → H2O(373.15K,g) → H2O(373.15K,l)
28
3、 体积功 mechanical work
体积功：系统因体积变化而与环境交换的功。
计算：
W F dl
pamb Adl pamb dV
图 2.1.1 热源 气体 V
dV=Adl
截面 A
pamb
dl 体积功示意图
F pamb A
29
体积功的定义式:
W pamb dV
24
举例： 见下页
25
2.2、热力学第一定律 The First Law of thermodynamics

热力学第一定律 (2)

迈耶公式
C p ,m = CV ,m + R
5 7 8 （ R、 R、 R ） 2 2 2
泊松系数 (摩尔热容比 ) :
γ =
C p， m CV , m
i R+R i+2 2 = = i i R 2
5 7 8 （ 、 、） 3 5 6
例3.6 1mol 单原子理想气体分别经历等体过程 K。 和等压过程使温度由 300 K 升高到 350 K。求这 两过程中气体各吸收了多少的热量、 两过程中气体各吸收了多少的热量、增加了多少 内能以及对外做了多少功？ 内能以及对外做了多少功？ 解：（1）等体过程：等体过程中气体不对外做功 ：（1 等体过程：
γpdV +Vdp = 0 分离变量得
分离变量得
dp dV +γ =0 p V
看做常数， 把γ看做常数，积分
ln p + γ ln V = C
pV = C1
利用理想气体状态方程 pV = νRT 可得
γ
TV γ −1 = C2
P γ −1T −γ = C3
这就是理想气体的绝热方程 这就是理想气体的绝热方程
pV γ = C 1
TV γ −1 = C 2
泊松方程
p γ −1T −γ = C 3
●绝热自由膨胀过程
※ 非准静态过程 ※服从热力学第一定律 ※ Q=0, A=0
＊绝热自由膨胀----非准静态过程 绝热自由膨胀 非准静态过程
※ Q=0, A=0
∆E = 0
T1 = T 2
p1 = 2 p 2
Qab = paVa ln 3 > 0 7 Qbc = − paVa < 0 3
5 Qca = paVa > 0 3
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第2章 热力学第一定律(The First Law of Thermodynamics)§1 热力学第一定律 一、准静态过程·热力学过程：热力学系统从一个状态变化 到另一个状态 ,称为热力学过程。

·过程进行的任一时刻，系统的状态并非平 衡态。

·热力学中，为能利用平衡态的性质，引入 准静态过程(quasi-static process) 的概 念。

1.准静态过程：系统的每一个状态都无限接 近于平衡态的过程(理想化的过程)。

即准静态过程是由一系列平衡态组成的过程。

2.准静态过程是一个理想化的过程，是实际过程的近似。

准静态过程只有过程进行得无限缓慢，每个中间态才可看作是平衡态。

所以，实际过程仅当进行得无限缓慢时才可看作是准静态过程。

3.怎样算“无限缓慢”弛豫时间(relaxation time) ：系统由非平衡态到平衡态所需时间。

“无限缓慢”： ∆t 过程进行 >> τ例如，实际汽缸的压缩过程可看作准静态 过程，∆t 过程进行 = 0.1秒τ = 容器线度/分子速度= 0.1米/100米/秒 = 10-3秒4.过程曲线准静态过程可用过程曲线表示。

状态图(P －V 图、P －T 图、V －T 图)上 ·一个点代表一个平衡态； ·一条曲线代表一个准静态过程。

过程曲线P（只对准二、功、内能、热量1.功·通过作功可以改变系统的状态。

·功：机械功(摩擦功、体积功)电流的功、电力功、磁力功弹力的功、表面张力的功，…·机械功的计算(见下)2.内能·内能包含系统内：(1)分子热运动的能量；(2)分子间势能和分子内的势能(3)分子内部、原子内部运动的能量；(4)电场能、磁场能等。

T不太大时，系统状态的变化主要由热运动的能量分子间的势能的变化引起，其它形式的运动能量不改变。

·内能是状态的函数*对于一定质量的某种气体，内能一般是T、V或P的函数；*对于理想气体，内能只是温度的函数E = E(T)*对于刚性理想气体分子，i：自由度；ν：摩尔数·通过作功改变系统内能的微观实质是：分子的有规则运动能量和分子的无规则运动能量的转化和传递。

3.热量·传热也可改变系统的状态，其条件是系统和外界的温度不同。

·传热的微观本质：是分子的无规则运动能量从高温物体向低温物体传递。

·热量：传热过程中所传递的热运动能量的多少。

三、热力学第一定律·对于一元过程(无限小过程)符号规定：Q > 0向系统供热W > 0系统对外界作正功∆E > 0系统内能增加·叙述：(1)系统从外界吸收的热量等于系统内能的增量和系统对外界做功之和。

(2)第一类永动机( η > 1) 是不可能制成的。

·热力学第一定律是热现象中能量转化与守 恒的定律，适用于任何系统的任何过程(非 准静态过程亦成立)。

四、 W 、Q 、∆E 的计算1.W 的计算(准静态过程，体积功) (1)直接计算法(由定义)系统对外作功，2W ＝⎰1 F ⋅d x = ⎰1 PS ⋅ d x 2V体积功的计算(体积功)·功是过程量 ·P －V 图上过程 曲线下的面积即 W 的大小。

(2)间接计算法 (由相关定律、定理) 由 Q ＝∆E ＋W →W思考：体积功式的适用条件? (只适用于理想气体？只适用于准静态过程？)2. Q 的计算 (1)直接计算法P oV 1V 2V体积功的计算M：系统质量，μ：摩尔质量C：摩尔热容量(后面还要讲)(2)间接计算法由Q = ∆E + W3.∆E的计算(上式仅对刚性理想气体分子，下同) (2)间接计算法由Q = ∆E + W§2热容(量)一、摩尔热容量(molar heat capacity)1.摩尔热容量：一摩尔物质温度升高1度所吸收的热量，即摩尔数：2.定体摩尔热容量3.定压摩尔热容量二、理想气体的摩尔热容量1.定体摩尔热容量·对于理想气体等体过程，d Q = d E = ν ( )R d Ti2d W =0， ν = MμC V = ( )Vν1d Qd T有2.定压摩尔热容量·对于理想气体等压过程，再由理想气体状态方程有于是或思考：为何 C P >C V ？d Q = d E +d W = ν ( )R d T + P d Vi2d Q = ν ( )R d T + νR d T i 2C P = ( )Pν1d Qd T(迈耶公式)3.比热(容)比对单原子分子，i = 3，γ = 1.67 对双原子分子，i = 5， γ= 1.40 对多原子分子，i = 6， γ = 1.33(以上均为刚性理想气体分子)§3 热力学第一定律对理想气体等值过程的应用 一. 等体过程(isochoric process) 1.特点： V = const 2.过程方程：3.能量转换关系：P T= const. >1VP Vo等体过程曲线吸热全部转换为系统内能的增加。

二、等压过程(isobaric process) 1.特点： P = const. 2.过程方程:过程曲线：3.能量转换关系：W = 0Q V = C V (T 2 - T 1)Mμ ∆E = Q VV T= const. W = ⎰1 P d V = P (V 2 - V 1)2 Q P = C P (T 2 - T 1)Mμ ∆E = C V (T 2 - T 1)MμP VV 1V 2o等压过程曲线吸热一部分用于对外做功， 其余用于增加系统内能。

三、等温过程(isothermal process) 1.特点： T = const. 2.过程方程： P ⋅ V = const.过程曲线：3.能量转换关系：2 W = ⎰1 P d V = RT ⎰12M μd V V∆E = 0V 2PoVV 1等温过程曲线↓P 1V 1 P 2V 2P 1 P 2ln( )或Q = W系统吸热全部用来对外做功。

思考：C T (等温摩尔热容量)应为多大？§4绝热过程(adiabatic process)一、准静态绝热过程系统和外界没有热量交换的过程，例如：·良好绝热材料包围的系统发生的过程；·进行得较快(仍是准静态)而来不及和外界交换热量的过程。

1.特点：Q = 0W = -∆E2.理想气体准静态绝热过程方程：推导：·考虑一绝热元过程，·由理想气体状态方程有，将(1)代入(2)中并化简，可得(见有关教材)3.绝热线(adiobat) (1)绝热线比等温线更陡如图，一等温线和一绝热线在Ａ点相交。

d Q =０，d W = - d E ， ∴P d V = - C V d T (1) Mμ P d V +V d P = R d T (2)Mμ γ PV= const.)2' )V 1V 2V绝热线比等温线更陡·在A 点处等温线切线的斜率为·在A 点处绝热线切线的斜率为∵ γ >１，∴绝热线切线的斜率大，它比等温线更陡。

(2)意义：若由初态A(P 1 ,V 1 ,T 1) 分别 ·经等温过程至状态2(P 2, V 2, T 1) ·经绝热过程至状态2'(P '2, V 2 ,T '2) 即经两不同过程均膨胀至体积V 2，则 P '2 < P 2原因：·经等温过程，温度不变，压强的= -( ) P 1V 1 V 12 = -( ) P 1 V 1 d P d V ( Q ，A = const.V γ d( )d V = -γ ( Ａconst.V γ +1 = -γ ( ) P 1V 1γV 1γ +1 = -γ ( )P 1V1 d P d V( )T ，A = const. V d( )d V = -( )Ａ const. V 2降低是由于体积膨胀。

·经绝热过程，压强的降低是由于体积膨胀 和温度的降低。

4.能量转换关系：绝热过程靠减少系统的内能来对外做功。

★ W 也可由直接计算法计算，得∆E = C V (T 2 - T 1)Mμ Q = 0W = -∆E2W = ⎰1 P d V = (const.)⎰1 ()d V2 1γ二、理想气体的绝热自由膨胀 ·是非准静态过程 ·绝热： Q = 0 ·气体向真空膨胀， 对外不做功 W = 0·仍服从热力学第一 定律，有气体绝热自由膨胀过程，内能保持不变。

对理想气体，其始、末态温度相同。

思考：能否说“绝热自由膨胀过程温度保持末态(平衡态)初态(平衡态)中间态(非平衡态)绝热自由膨胀不变”，它和准静态的等温过程有何不 同？§5 循环过程 (cycle process) ·17世纪末发明了巴本锅和蒸汽泵 ·18世纪末瓦特完善了蒸汽机(增加了冷凝 器，发明了活塞阀、飞轮、离心节速器等) 使其成为真正的动力。

·蒸汽机的改善： 扩大容量(很多人做) 提高效率(卡诺)·年轻的法国炮兵军官 Sadi Carnot 探索如何 用较少的燃料获得较 多的动力，以提高效 率和经济效益。

一、循环过程及其特点1.循环过程(cycle process)：系统(如热机中的工质)经一系列变化后又回到初态的整个过程叫循环过程。

实例：火力发电厂的热力循环·四大件：1锅炉、2汽轮机、3冷凝器、·流程图：给水泵Q 1电力输出热力发电厂的流程图及相应的热 力学过程曲线P(b)2.特点：(1)如循环的各阶段 均为准静态过程， 则循环过程可用 状态图(如P --V图)(2) E =0 ； (3)循环曲线所包围的面积等于循环过程中系统对外做的净功。

正循环(positive cycle)(热机循环)， 过程曲线沿顺时针方向系统对外作正功； 逆循环(inverse cycle) (致冷循环)， 过程曲线沿逆时针方向 系统对外作负功。

循环过程PVV 1V 2二、循环效率在一正循环中，系统从高温热源吸热Q1，|Q2| (Q2<0)，系统对外作功W = Q1 - |Q2|卡诺热机的能流图循环效率(cycle efficienty)：一次循环过程中系统对外做的功占它从高温热源吸热三、卡诺循环1824年卡诺(Carnot)提出一个理想的准静态循环，称卡诺循环(Carnot cycle) 。

1.卡诺循环：在一循环中，若系统只和高温热源(温度T 1)与低温热源(温度T 2)交换热量，这样的循环称卡诺循环(Carnot cycle)。