循环冠程卡诺循环
1 循环过程 卡诺循环
循环过程 1循环过程 循环过程:热力学系统经历了一系列热力学过程后又 回到初始状态的过程。 如果循环过程中各个分过程都是准 静态过程,这个循环可用PV图上的 条闭合曲线表示,并用箭头表示过 程进行的方向。 1准静循环过程的特点: (1)循环曲线为闭合曲线。 (2)经过一个循环,内能不变; (3)循环曲线所包围的面积为系统做的净功
2 循环过程：热力学系统经历了一系列热力学过程后又 回到初始状态的过程。 如果循环过程中各个分过程都是准 静态过程，这个循环可用P-V图上的 一条闭合曲线表示，并用箭头表示过 程进行的方向。 P V a b d c (3)循环曲线所包围的面积为系统做的净功。 (1)循环曲线为闭合曲线。 1.准静循环过程的特点： (2)经过一个循环，内能不变; 一、循环过程 1.循环过程
2正循环与逆循环 正循环热机 在一般情况下,系统要将 正循环 从某些高温热源处吸收热量, 部分用来对外作功,部分在某 些低温热源处放出,而系统回 到原来的状态。 ·逆循环制冷机 循环曲线逆时针 放 在一般情况下,对于逆循环 过程,通过外界对系统作功,系 统要从某些低温热源处吸收热量,Q 并向高温热源处放出热量,而系 统回到原来的状态
3 2 .正循环与逆循环 •正循环 热机 在一般情况下，系统要将 从某些高温热源处吸收热量， 部分用来对外作功，部分在某 些低温热源处放出，而系统回 到原来的状态。 •逆循环 循环曲线逆时针。 在一般情况下，对于逆循环 过程，通过外界对系统作功，系 统要从某些低温热源处吸收热量， 并向高温热源处放出热量，而系 统回到原来的状态。 制冷机 oP V 2 1V1 V2 正循环 Q 吸 Q 放 A oP V 2 1V1 V2 Q吸 Q放 A
3.可逆循环条件: P ①.准静循环过程;②.无摩擦和热损耗。 Q正循环 2.热机效率 1热机 把热能转换成机械能的装置, 如蒸汽机、汽车发动机等。 放 2.热机工作特点 需要一定工作物质。 高温热源 需要两个热源 热机是正循环工作的。 热杌 3.工作示意图 热机从高温热派吸取热量,。一部分转匚低温热源 变成功,另一部分放到低温热源。 2 4
4 1.热机 把热能转换成机械能的装置， 如蒸汽机、汽车发动机等。 2. 热机工作特点 •需要一定工作物质。 •需要两个热源。 •热机是正循环工作的。 o P V 正循环 Q吸 Q放 A 3.可逆循环条件: ①. 准静循环过程；②.无摩擦和热损耗。 2.热机效率 3.工作示意图 热机从高温热源吸取热量，一部分转 变成功，另一部分放到低温热源。 高温热源 T1 低温热源 T2 热机 A Q放 Q吸
4热机效率 Q吸一定,如果从高温源 热机效率:n A吸取的热量转变成功越多, Q吸则热机效率就越大。 由能量守恒:A=Q-9放|, Q 77 放吸 < 例如:汽车发动机气缸活塞,从喷播 油嘴中喷出油雾,火花塞点火汽油放 燃烧,体积迅速膨胀,从燃烧的汽动 油中吸取热量,一部分对外作功,画 带动发动机转动,另一部分热量排 放到大气(低温源)中。 热机效率通常用百分数来表示
5 Q吸 A = 4.热机效率 由能量守恒： A = Q吸 − | Q放 |, Q吸一定，如果从高温源 吸取的热量转变成功越多， 则热机效率就越大。 热机效率： 吸 吸 放 Q Q −|Q | = 吸 放 Q |Q | =1 − 1 热机效率通常用百分数来表示。 例如：汽车发动机气缸活塞，从喷 油嘴中喷出油雾，火花塞点火汽油 燃烧，体积迅速膨胀，从燃烧的汽 油中吸取热量，一部分对外作功， 带动发动机转动，另一部分热量排 放到大气（低温源）中。 播 放 动 画
3致冷机 放 逆循环 致冷机是逆循环工作的,是通 过外界作功将低温源的热量传递 到高温源中的装置。它使低温源 温度降低。 吸 O 例如:电冰箱、空调都属于致冷机 1工作示意图 室外高温热源 致冷机是通过外界作功 将低温源的热量传递到 t tett 高温源中,从而使低温 致冷机 源温度降低。 2致冷系数 吸 致冷系数:= 室内[低温热源T
6 o P V 逆循环 Q吸 Q放 A 3.致冷机 致冷机是逆循环工作的，是通 过外界作功将低温源的热量传递 到高温源中的装置。它使低温源 温度降低。 例如：电冰箱、空调都属于致冷机。 1.工作示意图 致冷机是通过外界作功 将低温源的热量传递到 高温源中，从而使低温 源温度降低。 2.致冷系数 A Q吸 致冷系数： = 高温热源 T1 低温热源T2 致冷机 A Q放 Q吸 室外 室内
致冷系数: 吸 如果外界做一定的功,从低温源吸取的热量越多, 致冷效率越大。 由能量守恒:A=Q放|一C 冷凝器 Q吸 吸 1Q放1 放 吸 压缩机 节流阀 3电冰箱工作原理 冰室 播放动画 7
7 播放动画 节流阀 冷凝器 压 缩 机 冰室 3.电冰箱工作原理 A Q吸 致冷系数： = 如果外界做一定的功，从低温源吸取的热量越多， 致冷效率越大。 由能量守恒： A =| Q放 | −Q吸 A Q吸 = 放 吸 吸 Q Q Q − = | |
例:奥托机是德国物理学家奥托发明的一种热机,以 其原理制造的发动机现仍在使用。奥托机的循环曲线 是由两条绝热线和两条等容线构成 证明:热机效率为 y 奥托循环 吸气 绝热线 7=1 1 火装置 4 2 2 解:2-3为等容吸热过程 吸 I(13 4-1为等容放热过程 放 效率=1 放吸 (71-74),T4- I(13 3 8
8 例：奥托机是德国物理学家奥托发明的一种热机，以 其原理制造的发动机现仍在使用。奥托机的循环曲线 是由两条绝热线和两条等容线构成。 1 2 1 1 − = − V V 证明：热机效率为 绝热线 解：2−3为等容吸热过程 ( ) Q吸 =CV T3 −T2 4−1为等容放热过程 ( ) Q放 =CV T1 −T4 效率 吸 放 Q |Q | = 1 − ( ) ( ) 1 3 2 1 4 C T T C T T V V − − = − 3 2 4 1 1 T T T T − − = −
C(71-74) M-1 3 77 绝热线 (13 3 4 1-2为绝热压缩过程∴Vm=C T Vr-T=VA 2 C吸气排气 3-4为绝热膨胀过程 Vr-iTs 8÷1y T32称为压缩比 4-m 般为8,如采用双原 子分子气体为工作物质, 2 12 T一T 在理想情况下,其热机 y-1 效率为: T-T 1.4-1 77= =1-/1 =56% 3 8
9 a V1 4 3 2 1 V2 吸气 排气绝热线 V P o ( ) ( ) 1 3 2 1 4 C T T C T T V V − − = − 3 2 4 1 1 T T T T − − = − 1−2为绝热压缩过程 2 1 1 1 1 V2 T V T − − = V T = C −1 2 1 1 2 1 T T V V = − 3−4为绝热膨胀过程 4 1 3 2 1 V1 T V T − − = 3 4 1 2 1 T T V V = − 3 4 1 2 1 T T V V = − 3 2 4 1 T T T T − − = 2 1 T T = 3 2 4 1 1 T T T T − − = − 1 2 1 1 − = − V V 一般为8，如采用双原 子分子气体为工作物质， 在理想情况下，其热机 效率为： 1.4 1 8 1 1 − = − = 56% 称为压缩比 1 2 V V
例2:一热机以1mol双原子分子气体为工作物质, 循环曲线如图所示,其中AB为等温过程, TA=1300K,T=300K。求①.各过程的内能增量 功、和热量;②热机效率。P 等温线 解:①A-B为等温膨胀过程 T,=Tn=1300K ∠E 0 B AB Q AB 三A1A VRT In B B A 00.5 =1×8.31×1300×l8 =24874J吸热 0.5 B-C为等压压缩过程 AEBC=C1(7c-7B)=1××8.31×(300-1300)=-20775J 10
10 例2：一热机以1mol双原子分子气体为工作物质， 循环曲线如图所示，其中AB为等温过程， TA=1300K，TC=300K。求①.各过程的内能增量、 功、和热量； ②.热机效率。 解：① A−B为等温膨胀过程 0.5 5 o (m ) 3 V P 等温线 C A = 0 B EAB TA = TB = 1300K QAB = AAB 0.5 5 =18.311300 ln 吸热 A B A V V =RT ln = 24874J B−C为等压压缩过程 ( ) EBC =CV TC −TB 8.31 (300 1300) 2 5 =1 − = −20775J