《热学》PPT教学课件：第九讲 循环卡诺循环

三人类前进的动力

热 学

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循环 P B 个热力学系统由某一平 衡态出发,经过任意过程 又回到初态,这样的过程 称为循环 D M N 若循环的每一阶段都是准静态过程,则此循环可 用P-V图上的一条闭合曲线表示。箭头表示过程进 行的方向。系统在整个循环过程中对外作的净功 等于曲线所包围的面积 正循环:按顺时针方向进行 逆循环:按逆时针方向进行

循环 一个热力学系统由某一平 衡态出发，经过任意过程 又回到初态，这样的过程 称为循环 正循环：按顺时针方向进行 逆循环：按逆时针方向进行 若循环的每一阶段都是准静态过程，则此循环可 用P-V图上的一条闭合曲线表示。箭头表示过程进 行的方向。系统在整个循环过程中对外作的净功 等于曲线所包围的面积 O V P B C D A M N

正循环的特征 定质量的工作物质在 次循环过程中要从高 泵 温热源吸热Q1,对外作 缸 净功W,又向低温热源 T2O2 放出热量Q2 而工作物质回到初态,内能不变。如热电厂中水 的循环过程(示意如图)。Q1、Q2、W均表示 数值大小。工作物质经一循环W=Q1Q22

正循环的特征 T1 Q1 T2 Q2 泵 气 |W| 缸 而工作物质回到初态，内能不变。如热电厂中水 的循环过程（示意如图）。Q1、Q2、|W|均表示 数值大小。工作物质经一循环|W|= Q1 -Q2 一定质量的工作物质在 一次循环过程中要从高 温热源吸热Q1，对外作 净功|W|，又向低温热源 放出热量Q2

热机效率 因为W=Q-Q2 定义热机效率为: w 0-0 = e Q 21 Q1为系统在循环中从外界吸收的热量 Q2为系统在整个循环中向外界放出的热量 制冷机效率: w 21-22

热机效率 W  Q1  Q2 Q1 W   因为 定义热机效率为： 为系统在循环中从外界吸收的热量 为系统在整个循环中向外界放出的热量 Q1 Q2 制冷机效率： 1 2 2 Q Q Q   T1 T2 Q1 Q2 W T1 T2 Q1 Q2 W 1 2 1 Q Q   1 1 2 Q Q  Q  W Q2  

准静态卡诺循环时,卡诺热机的效率为 7=1 =1 2 准静态卡诺逆循环时,卡诺制冷机的制冷系数为 22 2 T w 2-22 I-T2 理想气体准静态过程卡诺循环的效率只由高温 热源和低温热源的温度决定

准静态卡诺逆循环时，卡诺制冷机的制冷系数为 1 2 2 1 2 2 2 T T T Q Q Q W Q       1 2 1 Q Q    1 2 1 T T   准静态卡诺循环时，卡诺热机的效率为 理想气体准静态过程卡诺循环的效率只由高温 热源和低温热源的温度决定

例1.气缸中有一定量的氦气(视为理想气体) 经过绝热压缩,体积变为原来的一半,问气体分子 的平均速率变为原来的几倍? (A)22/5 (B)2 1/5 (C)2 2/3 (D)213 (D)

例 1． 气缸中有一定量的氦气（视为理想气体）， 经过绝热压缩，体积变为原来的一半，问气体分子 的平均速率变为原来的几倍？ （Ａ） （Ｂ） （Ｃ） （Ｄ） （Ｄ） 2/ 5 2 1/ 5 2 1/ 3 2 2/ 3 2

例10.温度为25°C、压强为1atm的1mol刚性 双原子分子理想气体,经等温过程体积膨胀至原 来的3倍 (1)计算这个过程中气体对外所作的功 (2)假若气体经绝热过程体积膨胀为原来的3倍 那么气体对外作的功又是多少? 解:(1)等温过程气体对外作功为 3 3vo RT pdv= dV=RTI3=272×103y Vo (2)绝热过程气体对外作功为 31=v-1 0″0 3 RT=220×103J

（１）计算这个过程中气体对外所作的功． （２）假若气体经绝热过程体积膨胀为原来的３倍， 那么气体对外作的功又是多少？ 例 10 ．温度为 、压强为 的 刚性 双原子分子理想气体，经等温过程体积膨胀至原 来的３倍． 25C 1atm 1mol 解：（１）等温过程气体对外作功为   0 0 3v v A pdV J 3  2.7210 （２）绝热过程气体对外作功为   0 0 3v v A pdV J 3  2.2010  RT ln 3   0 0 3v v dV V RT RT      1 3 1 1    0 0 3 0 0 v v p V V dV   0 0 1 1 3 1 PV      