(2）分子的平均平动能；（3）分子的平均能量；（4）1mol理想气体的内能； （5）m/M mol单原子分子组成理想气体的内能（6） m/M mol理想气体的内能
5.（3/2）kT，（5/2）kT，5RT； 6.


100
Nf(v)dv,

100
f (v)dv（三）1. × 3. × ；
（四）
4. C 1 2v0 f（v）=
0 v v0
v0
4v0
v

v0
0
f (v)dv

4 v0
v0
f (v)dv 1
1 c 2v0
4 v0 v0
（ 2） v


0
vf (v)dv

v0
0
vf (v)dv
5 v0 vf (v)dv 3
（3） ΔN

2 v0
v0
5 Nf (v)dv N 12
问题
绝热压缩 —— 等压吸热 —— 绝热膨胀 —— 等容放热
狄塞耳（德）
（1858—1913）
狄塞耳的实验室及第一台柴油发动机
斯特林热机是 1816年被Robert Stirling开发出来的。 这种热机如今正被 改进用于汽车和太 空船。 野外使用的热成 像仪采用斯特林循环 制冷器，这种靠电机 驱动的制冷机械在开 机7～8分钟才能达到 77K。 斯特林热机的P-V图
单元12 （一）4.C ，5.A，6.B； （二）1. 气体温度，气体分子热运动剧烈程度的量度 2. P (2 3)nεk 分子数密度（n），分子平均平动动能（ εk ） 大量气体分子无规则热运动的宏观表现 （三）1. × 2. × ； （四）4. 24.7升
单元13 （一）1.C ,2.A ,4.B,6.B； （二）4.（1）分子一个自由度上的平均动能；
燃气涡轮机 =50%
一辆以中等速率在公路上匀速行驶的汽油动力汽车的能流图
在实际运转中，一个以石油为燃料的现代 蒸汽发电厂的总效率大约为40％。一个以铀为 燃料的核电厂，大约要有相当于它所发电力两 倍的能量，以废热的形式损失在其冷却水中。 而电厂下游水温升高，可能导致水中的溶氧量 减少，引起江河水中的生态变化。
不论在何种循环过程中，系统放热 是不可避免的吗
？
？
热机效率是否存在最高限
给自然界带来什么影响
？
四 、卡诺循环
1.卡诺循环理想模型的建立 A. 历史背景 （1）19世纪初，蒸汽机广泛应用，但将热能 转换成机械能的理论研究尚未形成
（2）卡诺生平：
毕业于巴黎综合技术学校 1814年军事工程师； 1828年拿破仑倒台，卡诺退役； 1824年出版« 关于火的动力思考»
B. 卡诺的思想 C. 卡诺热机的定义： 工作物质仅与高、低两个单 一恒温热源交换热量的热机
卡诺热机（水车模拟图）
2. 卡诺循环
等温膨胀
绝热膨胀
绝热压缩
等温压缩
（1）正卡诺循环 —— 卡诺热机
设工质为理想气体， 摩尔数m/M
P A D
等温线
A B 等温膨胀
Q AB m V2 RT1 ln 0 M V1
v 2v 2 0
0 v v0
2 0
2 3v0 v 6v ,4 v0 v v0
vp v0 , v (5 3)v0 , ΔN (5 / 12)N
解：（ 1）


0
f (v)dv 1
S1
f（v）
c o
c 4c v ,4 v0 v v0 3v 0 3
c v v0
4. 热机的改进 —— 工质、低温热源温度
（1） 二级膨胀式蒸汽机的发明与改进 ——增大缸体容积
（2） 空气为工质的热机 —— 高效蒸汽机。
（1885年，瑞典 埃尔克森)
（3） 燃气与空气混合物压缩打火 —— 内燃机
（1885 ~1897年）
蒸汽机 =15%
（4）实际热机的效率 汽油蒸汽机 = 40%
B T 1
C T2 绝热线 V
B C 绝热膨胀 QBC = 0 C D 等温压缩
m V4 Q CD RT2 ln 0 M V3
O V1 V4 V2 V3
D A 绝热压缩
QDA = 0
整个循环过程中的总吸热 Q1 = QAB
整个循环过程中的总放热 Q2 = |QCD|
V3 T2 ln V4 则热机效率为 1 Q 2 1 V2 Q1 T1 ln V1
科学节约了劳动，使生 活更加舒适。但却没有给我 们带来多少幸福，这到底是 为什么呢？简单的答案是我 们没有能恰当地运用它。
爱因斯坦
人类有权享有良好的环境，也 有责任为子孙后代保护和改善 环境；各国有责任确保不损害 其他国家的环境；环境政策应 当增进发展中国家的发展潜力。
例1
一定量的双原子分子理 想气体作如图所示的循环。 p0 其中，已知p0 、v0 ，试求： 循环的效率。
因为 B、C与D、A各在同一条绝热线上
1 2
T1 V
T2 V
1 3
T1 V1 1 T2 V4 1
V2 V3 V1 V4
卡诺热机的循环效率
T2 1 T1
（2）卡诺逆循环的致冷系数
热机的效率与工 质无关，仅与高、 低温热源有关
T2 e T1 T2
3. 遗憾 1832年死于霍乱；1878年能量守恒手稿发表
___恩格斯
五、热机 加热器（锅炉） 汽缸—— 对外作功 1.构成 冷凝器 压缩机 （泵）
2. 分类
内燃机：燃料的燃烧过程在汽缸内进行
外燃机：燃料的燃烧过程在汽缸外进行
奥托循环 —— 四冲程内燃机。（小汽车、摩托 车使用的汽油机循环模型）
吸气冲程 —— 压缩冲程 —— 点爆冲程 —— 排气冲程
狄塞尔循环 —— 船舶、拖拉机使用的柴油机循环模型
右图是North Anna 核电厂（美国）。其 产生电功率为900MW， 同时它又以2100MW 的功率将废热排放到 附近的河流中。这座 核电厂丢弃的能量高 于它所输出的可利用 的能量。
卡诺研究了蒸汽机，分析了它，发现 蒸汽机中的基本过程并不是以纯粹的形式 出现，而是被各种各样的次要过程掩盖住 了；于是他撇开了这些对主要过程无关重 要的次要情况而设计了一部理想的蒸汽机 (或煤气机),的确,这样一部机器就象几何 学上的线或面一样是决不可能制造出来的. 但是它按照自己的方式起了象这些数学抽 象所起的同样的作用;他表现纯粹的独立的 真正的过程.