可逆过程和不可逆过程.ppt

关于可逆过程和不可逆过程可逆过程和不可逆过程容积功介绍可逆过程和不可逆过程容积功的计算方法容积功的计算容积功的计算2/10第2页,共22页，2024年2月25日，星期天§2—4可逆和不可逆过程一、可逆过程热力学体系处于平衡状态时，体系内部的压力和温度均匀一致，并且也等于外界的压力和温度。当外界的压力或温度变更时，体系的平衡状态被破坏，但经过一定时间以后，体系重新达到另一平衡状态，在从原来的平衡状态到新的平衡状态的过程中，要经过一系列的不平衡状态，这无法用状态参数来描述，在压容图上也不能用确切的点来表示，所以更不会有状态方程式描述其参数之间的关系。第3页,共22页，2024年2月25日，星期天热力学中首先假定热力学体系处于平衡状态，其次假定实际的变化过程是由无限接近的平衡状态所组成的所谓平衡过程。要想达到平衡过程，必须是外界的压力和温度变化得很慢，这样才能可能在任何瞬间，使外界和体系之间以及体系内部的压力差和温度差都是无限小；换句话说，就是外界和体系之间或体系内部随时都处在力平衡和热平衡状态下所进行的变化过程，这样的过程就叫平衡过程。第4页,共22页，2024年2月25日，星期天由于平衡状态在压容图上可用—个点表示，因此，平衡过程则可用一条由这些连续的点所形成的曲线表示，如图l—2—5(a)所示。至于不平衡过程一般不能在坐标图上表示，但有时在起始和终了两平衡状态之间用虚线示意，如图1—1—5(b)所示，工程实际中，气缸内的气体分子运动的速度很快，以至于气体的内部很快地达到平衡状态，整个过程也就非常接近一个平衡过程。第5页,共22页，2024年2月25日，星期天如果体系完成某一热力过程以后，有可能使体系沿着该过程的反方向进行变化，并且使参与过程的外界和体系一起都能各自按照相反的顺序经过正向过程的各个状态，最后都能回到自己的原来状态，而未使体系和外界发生任何变化，则该热力过程就叫做可逆过程；否则，就叫做不可逆过程。例如图1—2—6表示由工质、机器和热源组成的体系，工质从热源吸热，并沿134567途径进行平衡的膨胀过程。第6页,共22页，2024年2月25日，星期天在这一平衡的膨胀过程中，工质对活塞作了膨胀功，若是没有摩擦损失的理想机器，则膨胀功以动能的形式全部储存在飞轮中，此时若利用飞轮的动能来推动活塞逆行，使工质沿276543l压缩，则压缩工质所消耗的功，恰与膨胀时产生的功相等。此外，在压缩过程中，工质同时向热源放热，所放的热量也沽与膨胀时所吸收的热量相等。由此可见，当工质恢复到原来状态1时，机器与热源也都恢复到原来的状态，过程所牵涉到整个体系全部都恢复到原来的状态而不留下任何变化，这样的一个变化过程，就是可逆过程。第7页,共22页，2024年2月25日，星期天若图l—2—6表示的体系所进行的是不平衡的膨胀过程，那么工质的作用力大于外界的反抗力，工质所做的膨胀功显然大于飞轮所获得的动能，利用这动能显然不足以压缩工质使之沿原来的路程2765431恢复到原状态，为了使压缩工质沿原路程恢复到起始状态，势必要由外界供给额外的功。此外，由于热的不平衡，工质在吸热时；工质的温度随时都低于热源的温度，而当逆向进行时，温度较低的工质就不可能把先前所吸收的热量全部交还给热源，而是有一部分热量必须向另一温度更低的热源放热。第8页,共22页，2024年2月25日，星期天二、不可逆过程当工质进行了一个不平衡过程以后，必定产生一些不可逆复的后遗效果，而多消耗了外界所供给的功，并使之转化成热能，同时将高温热源的热能转移至低温热源，所有这些都不能使过程所牵涉的整个体系全部恢复到原来状态。所以这样的一个不平衡过程也是一个不可逆过程。第9页,共22页，2024年2月25日，星期天有摩擦存在的过程也是不可逆的。因为在正向过程气体的膨胀功。有一部分消耗了摩擦而变为热，而在反向过程中，不仅不能把正向过程的由摩擦变成的热量再转化回来变成功，而且还要消耗摩擦功而变成热量，所以有摩擦的过程也是不可逆过程。三、可逆过程必须满足的条件1、热平衡2、力平衡3、没有摩擦第10页,共22页，2024年2月25日，星期天在实际过程中，很少能满足力平衡、热平衡以及没有摩擦这三个条件，所以，一切的实际过程都是不可逆过程。不可逆过程必将引起的一些后遗效果意味着热力学上的损失，而可逆则是一个不引起任何热力学损失的理想过程，所以可逆过程比较简单，它有助于理论上的分析研究和计算简便。在热力学中主要是研究可逆过程。第11页,共22页，2024年2月25日，星期天§2—5容积功(膨胀功或压缩功)一、容积功图1—2—7所示的气缸内