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8-5 循环过程 卡诺循环_图文

第5节

大学物理学(第4版) 1

系统从某一状态出发,经过一系列状态变化过程 以后,又回到原来出发时的状态,这样的过程叫做循 环过程,简称循环.

特征 ?E ? 0

pa

热力学第一定律 Q净 ? W净 净功 W净 ? Q1 ? Q2 ? Q净

b

W净

d

c

总吸热 总放热

Q1

o Va

Q2 (取绝对值)

第8章 热力学基础

Vc V

第5节

大学物理学(第4版) 2

一 热机 热机的效率

热机发展简介:1698年萨维利和1705年纽可门先后 发明了蒸汽机,当时蒸汽机的效率极低 , 1765年瓦 特进行了重大改进,大大提高了效率 . 人们一直在 为提高热机的效率而努力, 从理论上研究热机效率 问题, 一方面指明了提高效率的方向, 另一方面也 推动了热学理论的发展 .
各种热机的效率

液体燃料火箭 ? ? 48%

汽油机

? ? 25%

第8章 热力学基础

柴油机 蒸汽机

? ? 37%
? ? 8%

第5节

大学物理学(第4版) 3

热机 :通过工质使热量不断转换为功的机器.

工作物质(工质):循环工作的物质系统
第8章 热力学基础

第5节

大学物理学(第4版) 4

热机的效率

pa

b

W净

d

c

o Va

Vc V

高温热源

Q1

热机

W净

Q2

低温热源

热机(正循环) W净 ? 0

热机效率

?

输出功 ? 吸收的热量

? W净 Q1

? 1? Q2 Q1

第8章 热力学基础

第5节

大学物理学(第4版) 5

二 制冷系数

pa

b

W净

d

c

o Va

Vc V

高温热源

Q1

制冷机

W净

Q2

低温热源

制冷机(逆循环) W净 ? 0
制冷系数

e

?

从低温处吸取的热量 外界对工质做净功大小

?

Q2 W净

? Q2 Q1 ? Q2

第8章 热力学基础

第5节

大学物理学(第4版) 6

冰箱循环示意图

第8章 热力学基础

第5节

大学物理学(第4版) 7

三 卡诺循环

1824 年法国的青年工程师卡诺提出一个工作在两

热源之间的理想循环 — 卡诺循环. 给出了热机效率的

理论极限值. ? 卡诺循环

两个准静态等温过程 两个准静态绝热过程

组成

p p1 1

T1 ? T2

p2 p4

T1
W净

2

4

p3

T2

o V1 V4

V2

第8章 热力学基础

3 V
V3

高温热源 T1 Q1
卡诺热机
Q2 低温热源 T2

W净 ? Q1 ? Q2

第5节

大学物理学(第4版) 8

? 理想气体卡诺循环热机效率的计算

p p1 1

Q1

T1 ? T2

p2 p4

T1 2
W净
4

p3

3

Q2 T2

V

o V1 V4

V2 V3

卡诺循环
1 — 2 等温膨胀 2 — 3 绝热膨胀 3 — 4 等温压缩 4 — 1 绝热压缩

1 — 2 等温膨胀吸热
第8章 热力学基础

Q1

?

M M mol

RT1

ln

V2 V1

第5节

大学物理学(第4版) 9

p
p1 1 Q1

T1 ? T2

p2 p4

T1 2
W净
4

p3

Q2 T2

o V1 V4 V2

3
V V3

?

?1?

Q2 Q1

?

1

?

T2 T1

ln ln

V3 V4 V2 V1

第8章 热力学基础

2 — 3 绝热膨胀
T1V2? ?1 ? T2V3? ?1

3 — 4 等温压缩放热

Q2

?

M M mol

RT2

ln V3 V4

4 — 1 绝热压缩

T1V1? ?1 ? T2V4? ?1

第5节

大学物理学(第4版) 10

p
p1 1 Q1

T1 ? T2

p2 p4

T1 2
W净
4

p3

Q2 T2

o V1 V4 V2

3
V V3

?

?1?

Q2 Q1

?

1

?

T2 T1

ln ln

V3 V4 V2 V1

第8章 热力学基础

V2 ? V3 V1 V4

? 卡诺热机效率

?卡

? 1? T2 T1

? T1 ? T2 T1

卡诺热机效率与工作 物质无关,只与两个热源 的温度有关,两热源的温 差越大,则卡诺循环的效 率越高 .

第5节

大学物理学(第4版) 11

? 卡诺制冷机(卡诺逆循环)

p
1 Q1

T1 ? T2

T1 2
W净
4 3
Q2 T2 V o

高温热源 T1

Q1

卡诺制冷机

W净

Q2 低温热源 T2

W净 ? Q1 ? Q2

卡诺制冷机制冷系数
第8章 热力学基础

e卡

?

T2 T1 ? T2

第5节

大学物理学(第4版) 12

讨论
图中两卡诺循环 ?1 ? ?2 吗 ?

p

W1 ? W2

T1

W1

T2
W2

o

V

?1 ? ?2
第8章 热力学基础

p
T1
o

T3 W1 ? W2

W1

W2

T2

V

?1 ? ?2

第5节

大学物理学(第4版) 13

奥 托 循 环

第8章 热力学基础




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