热力学第二定律例题课件.ppt
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- 热力学第二定律 例题 课件
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1、 例例1 1 如图所示,一台在恒温热源如图所示,一台在恒温热源T T1 1和和T T0 0之间工作的之间工作的热机热机E E,作出的循环净功,作出的循环净功WWnetnet正好带动工作于正好带动工作于T TH H和和T T0 0之间的热泵之间的热泵P P,热泵的供热量,热泵的供热量QQH H用于谷物烘干。用于谷物烘干。已知已知T T1 1=1000K=1000K,T TH H=360K=360K,T T0 0=290K=290K,QQ1 1=100kJ=100kJ。PET1T0LQnetWHQ1Q2QTH(1)(1)若热机效率若热机效率t t=40%=40%,热泵供暖系数,热泵供暖系数=3.5
2、,=3.5,求求QQH H; ;(2)(2)设设E E和和P P都以可逆热机代替,求此时的都以可逆热机代替,求此时的QQH H;(3)(3)计算结果计算结果QQH HQQ1 1,表示冷源中有部分热量,表示冷源中有部分热量传入温度为传入温度为T TH H的热源,此复合系统并未消的热源,此复合系统并未消耗机械功而将热量由耗机械功而将热量由T T0 0传给了传给了T TH H,是否违,是否违背了第二定律?为什么?背了第二定律?为什么?v解解: :(1)(1)由热效率计算式可得热机由热效率计算式可得热机E E输出循环净功输出循环净功所以,所以,WWnetnet=40kJ=40kJ由热泵供暖系数计算公式
3、可得供热量由热泵供暖系数计算公式可得供热量QQH H所以所以QQH H=140kJ=140kJ4 . 01001netnettWQW5 . 340HnetHQWQv(2)(2)若若E E和和P P都为可逆热机,则都为可逆热机,则则则WWnetnet为为71. 010002901110TTrevkJQWrevnet7171. 01001v可逆热泵可逆热泵P P的供暖系数为的供暖系数为则,则,QQH H为为14. 52903603600TTTHHrevkJWQnetrevH94.3647114. 5v(3)(3)上述两种情况上述两种情况QQH H 均大于均大于QQ1 1,但这并不违反热,但这并不违
4、反热力学第二定律,以(力学第二定律,以(1 1)为例,包括温度为)为例,包括温度为T T1 1、T TH H、T T0 0的诸热源和冷源,以及热机的诸热源和冷源,以及热机E E和热泵和热泵P P在在内的一个大热力系统并不消耗外功,但是内的一个大热力系统并不消耗外功,但是QQ2 2 =QQ1 1WWnetnet=100kJ=100kJ40kJ=60kJ 40kJ=60kJ , QQL L=QQH H WWnetnet =140kJ=140kJ40kJ=100kJ 40kJ=100kJ ,就是说虽,就是说虽然经过每一循环,冷源然经过每一循环,冷源T T0 0 吸入热量吸入热量60kJ60kJ,放出
5、,放出热量热量100kJ100kJ,净传出热量,净传出热量40kJ 40kJ 给温度为给温度为T TH H的热源,的热源,但是必须注意到高温热源但是必须注意到高温热源T T1 1放出了放出了100kJ100kJ的热量,的热量,所以所以40kJ 40kJ 热量自低温传给高温热源(热量自低温传给高温热源(T T0 0TTH H)是花了代价的,这个代价就是是花了代价的,这个代价就是100kJ100kJ热量自高温热量自高温传给了低温热源,所以不违反热力学第二定律。传给了低温热源,所以不违反热力学第二定律。 例例2 2 欲设计一热机,使之能从温度为欲设计一热机,使之能从温度为973K973K的高温热源吸
6、热的高温热源吸热2000kJ2000kJ,并向温度为,并向温度为303K303K的冷源放热的冷源放热800kJ800kJ。(1)(1)问此循环能否实现?问此循环能否实现?(2)(2)若把此热机当制冷机用,从冷源吸热若把此热机当制冷机用,从冷源吸热800kJ800kJ,能否可能向热源放热,能否可能向热源放热2000kJ2000kJ?欲使?欲使之从冷源吸热之从冷源吸热800kJ800kJ,至少需耗多少功?,至少需耗多少功?正循环正循环逆循环逆循环v问题(问题(1 1)解解: :方法一:利用克劳修斯积分式判断方法一:利用克劳修斯积分式判断 因此因此, ,此循环能够实现此循环能够实现, ,且为不可逆循
7、环且为不可逆循环. .0/585. 030380097320002211KkJTQTQTQrv方法二方法二: :利用孤立系统熵增原理判断利用孤立系统熵增原理判断此孤立系统由热源、冷源和热机组成,因此此孤立系统由热源、冷源和热机组成,因此因为工质恢复到原来状态,所以工质熵变因为工质恢复到原来状态,所以工质熵变SE=0对热源而言,由于热源放热,所以对热源而言,由于热源放热,所以ELHisoSSSSKkJTQSH/055.2973200011对冷源而言,冷源吸热对冷源而言,冷源吸热代入得:代入得:孤立系统熵增大,所以此循环能实现。孤立系统熵增大,所以此循环能实现。KkJTQSL/64. 230380
8、0220/585. 0064. 2)055. 2(KkJSisov方法三:用卡诺定理判断方法三:用卡诺定理判断 假设在假设在T1T1和和T2T2之间为一卡诺循环,则循环效率为之间为一卡诺循环,则循环效率为实际循环效率为实际循环效率为:实际循环效率低于卡诺循环效率,所以循环可行。实际循环效率低于卡诺循环效率,所以循环可行。689. 09733031112TTcctQQQQQQW6 . 0200080011121211v问题问题(2)(2)若把此热机当制冷机使用,同样由克劳修斯积分判断若把此热机当制冷机使用,同样由克劳修斯积分判断 工质经过任意不可逆循环,克劳修斯积分必小于零,工质经过任意不可逆循
9、环,克劳修斯积分必小于零,因此循环不能进行。因此循环不能进行。0/585. 030380097320002211KkJTQTQTQv若使制冷循环能从冷源吸热若使制冷循环能从冷源吸热800kJ800kJ,假设至少耗,假设至少耗功功WWminmin,根据孤立系统熵增原理有,根据孤立系统熵增原理有Siso=0: 解得解得WWminmin =1769kJ =1769kJ,也可以用克劳修斯积分式和,也可以用克劳修斯积分式和卡诺定理计算,请同学们自己计算。卡诺定理计算,请同学们自己计算。03038009738000min221min22211WTQTWQTQTQSSSSRLHiso 例例3 3 在有活塞的
10、气缸装置中,在有活塞的气缸装置中,1kg1kg的理想气的理想气体体 (R=287J/(kg(R=287J/(kgK)K)由初态由初态p p1 1=10=105 5PaPa、T T1 1=400K=400K被等温压缩到终态被等温压缩到终态p p2 2=10=106 6PaPa、T T2 2=400K=400K。试计算。试计算: :(1)(1)经历一可逆过程后气体熵变、热源熵变、经历一可逆过程后气体熵变、热源熵变、总熵变及有效能损失;总熵变及有效能损失;(2)(2)经历一不可逆过程后气体熵变、热源熵变、经历一不可逆过程后气体熵变、热源熵变、总熵变及有效能损失。不可逆过程实际耗总熵变及有效能损失。不
11、可逆过程实际耗功比可逆过程多耗功比可逆过程多耗20%20%,此时热源温度为,此时热源温度为300K300K。解(解(1) 气体定温过程熵变为:气体定温过程熵变为:KJppmRppRTTcmSp/8 .6601010ln2871lnlnln56121212Q=Q=U+WU+W,理想气体定温过程,理想气体定温过程U=0U=0,kJppTmRpppVVVpVpdVWQ34.2641010ln4002871lnlnln65212112kJWQ34.2641KJTQSrr/8 .6604001034.26431热源熵变为:热源熵变为:总熵变为总熵变为:有效能损失:有效能损失:08 .6608 .660r
12、tSSS0W(2)(2)实际耗功为:实际耗功为:过程中热源放出热量为:过程中热源放出热量为:kJWWrev2 .3172 . 134.2642 . 01kJWQ2 .3171气体熵变为:气体熵变为:热源熵变为:热源熵变为:KJppmRppRTTcmSp/8 .6601010ln2871lnlnln56121212KJTQSrr/3 .1057300102 .31731总熵变为:总熵变为:有效能损失:有效能损失:KJSSSrt/5 .3963 .10578 .660kJSTIt1195 .396300011醉翁亭记 1反复朗读并背诵课文,培养文言语感。2结合注释疏通文义,了解文本内容,掌握文本写
13、作思路。3把握文章的艺术特色,理解虚词在文中的作用。4体会作者的思想感情,理解作者的政治理想。一、导入新课范仲淹因参与改革被贬,于庆历六年写下岳阳楼记,寄托自己“先天下之忧而忧,后天下之乐而乐”的政治理想。实际上,这次改革,受到贬谪的除了范仲淹和滕子京之外,还有范仲淹改革的另一位支持者北宋大文学家、史学家欧阳修。他于庆历五年被贬谪到滁州,也就是今天的安徽省滁州市。也是在此期间,欧阳修在滁州留下了不逊于岳阳楼记的千古名篇醉翁亭记。接下来就让我们一起来学习这篇课文吧!【教学提示】结合前文教学,有利于学生把握本文写作背景,进而加深学生对作品含义的理解。二、教学新课目标导学一:认识作者,了解作品背景作
14、者简介:欧阳修(10071072),字永叔,自号醉翁,晚年又号“六一居士”。吉州永丰(今属江西)人,因吉州原属庐陵郡,因此他又以“庐陵欧阳修”自居。谥号文忠,世称欧阳文忠公。北宋政治家、文学家、史学家,与韩愈、柳宗元、王安石、苏洵、苏轼、苏辙、曾巩合称“唐宋八大家”。后人又将其与韩愈、柳宗元和苏轼合称“千古文章四大家”。关于“醉翁”与“六一居士”:初谪滁山,自号醉翁。既老而衰且病,将退休于颍水之上,则又更号六一居士。客有问曰:“六一何谓也?”居士曰:“吾家藏书一万卷,集录三代以来金石遗文一千卷,有琴一张,有棋一局,而常置酒一壶。”客曰:“是为五一尔,奈何?”居士曰:“以吾一翁,老于此五物之间,
15、岂不为六一乎?”写作背景:宋仁宗庆历五年(1045年),参知政事范仲淹等人遭谗离职,欧阳修上书替他们分辩,被贬到滁州做了两年知州。到任以后,他内心抑郁,但还能发挥“宽简而不扰”的作风,取得了某些政绩。醉翁亭记就是在这个时期写就的。目标导学二:朗读文章,通文顺字1初读文章,结合工具书梳理文章字词。2朗读文章,划分文章节奏,标出节奏划分有疑难的语句。节奏划分示例环滁/皆山也。其/西南诸峰,林壑/尤美,望之/蔚然而深秀者,琅琊也。山行/六七里,渐闻/水声潺潺,而泻出于/两峰之间者,酿泉也。峰回/路转,有亭/翼然临于泉上者,醉翁亭也。作亭者/谁?山之僧/曰/智仙也。名之者/谁?太守/自谓也。太守与客来
16、饮/于此,饮少/辄醉,而/年又最高,故/自号曰/醉翁也。醉翁之意/不在酒,在乎/山水之间也。山水之乐,得之心/而寓之酒也。节奏划分思考“山行/六七里”为什么不能划分为“山/行六七里”?明确:“山行”意指“沿着山路走”,“山行”是个状中短语,不能将其割裂。“望之/蔚然而深秀者”为什么不能划分为“望之蔚然/而深秀者”?明确:“蔚然而深秀”是两个并列的词,不宜割裂,“望之”是总起词语,故应从其后断句。【教学提示】引导学生在反复朗读的过程中划分朗读节奏,在划分节奏的过程中感知文意。对于部分结构复杂的句子,教师可做适当的讲解引导。目标导学三:结合注释,翻译训练1学生结合课下注释和工具书自行疏通文义,并画
17、出不解之处。【教学提示】节奏划分与明确文意相辅相成,若能以节奏划分引导学生明确文意最好;若学生理解有限,亦可在解读文意后把握节奏划分。2以四人小组为单位,组内互助解疑,并尝试用“直译”与“意译”两种方法译读文章。3教师选择疑难句或值得翻译的句子,请学生用两种翻译方法进行翻译。翻译示例:若夫日出而林霏开,云归而岩穴暝,晦明变化者,山间之朝暮也。野芳发而幽香,佳木秀而繁阴,风霜高洁,水落而石出者,山间之四时也。直译法:那太阳一出来,树林里的雾气散开,云雾聚拢,山谷就显得昏暗了,朝则自暗而明,暮则自明而暗,或暗或明,变化不一,这是山间早晚的景色。野花开放,有一股清幽的香味,好的树木枝叶繁茂,形成浓郁
18、的绿荫。天高气爽,霜色洁白,泉水浅了,石底露出水面,这是山中四季的景色。意译法:太阳升起,山林里雾气开始消散,烟云聚拢,山谷又开始显得昏暗,清晨自暗而明,薄暮又自明而暗,如此暗明变化的,就是山中的朝暮。春天野花绽开并散发出阵阵幽香,夏日佳树繁茂并形成一片浓荫,秋天风高气爽,霜色洁白,冬日水枯而石底上露,如此,就是山中的四季。【教学提示】翻译有直译与意译两种方式,直译锻炼学生用语的准确性,但可能会降低译文的美感;意译可加强译文的美感,培养学生的翻译兴趣,但可能会降低译文的准确性。因此,需两种翻译方式都做必要引导。全文直译内容见我的积累本。目标导学四:解读文段,把握文本内容1赏析第一段,说说本文是
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