大学物理张彦敏（含新版习题答案）8-5 循环过程 卡诺循环

1、8 85 5 循环过程循环过程 卡诺循环卡诺循环第第8 8章章 热力学基础热力学基础.pVoW净 系统从某一状态出发，经过一系列状态变化过程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，这样的过程叫做以后，又回到原来出发时的状态，这样的过程叫做循循环过程环过程，简称，简称循环循环. .热力学第一定律热力学第一定律QW净净12WQQQ净净净功净功0E特征特征acaVcVbd总吸热总吸热1Q总放热总放热（取绝对值）取绝对值）2Q8 85 5 循环过程循环过程 卡诺循环卡诺循环第第8 8章章 热力学基础热力学基础.热机发展简介：热机发展简介：1698年萨维利和年萨维利和17

2、05年纽可门先后年纽可门先后发明了发明了蒸汽机，当时蒸汽机的效率极低蒸汽机，当时蒸汽机的效率极低 , 1765年瓦年瓦特进行了重大改进，大大提高了效率特进行了重大改进，大大提高了效率 . 人们一直在人们一直在为提高热机的效率而努力，为提高热机的效率而努力， 从理论上研究热机效率从理论上研究热机效率问题，问题， 一方面指明了提高效率的方向，一方面指明了提高效率的方向， 另一方面也另一方面也推动了热学理论的发展推动了热学理论的发展 .各种热机的效率各种热机的效率液体燃料火箭液体燃料火箭柴油机柴油机汽油机汽油机蒸汽机蒸汽机%48%8%37%25一一 热机热机 热机的效率热机的效率8 85 5 循环过

3、程循环过程 卡诺循环卡诺循环第第8 8章章 热力学基础热力学基础.热机热机 ：通过工质使热量不断转换为功的机器通过工质使热量不断转换为功的机器. 工作物质工作物质（工质）：（工质）：循环工作的物质系统循环工作的物质系统8 85 5 循环过程循环过程 卡诺循环卡诺循环第第8 8章章 热力学基础热力学基础.热机热机热机的效率热机的效率热机效率热机效率2111WQQQ 净输出功吸收的热量高温热源高温热源低温热源低温热源1Q热机（热机（正正循环）循环）0W净2QW净W净pVoacaVcVbd8 85 5 循环过程循环过程 卡诺循环卡诺循环第第8 8章章 热力学基础热力学基础.制冷系数制冷系数2212Q

4、QeQQW净从低温处吸取的热量外界对工质做净功大小制冷机（制冷机（逆逆循环）循环）0W净制冷制冷机机高温热源高温热源低温热源低温热源W净pVoacaVcVbd1Q2QW净二二 制冷系数制冷系数8 85 5 循环过程循环过程 卡诺循环卡诺循环第第8 8章章 热力学基础热力学基础.冰箱循环示意图冰箱循环示意图8 85 5 循环过程循环过程 卡诺循环卡诺循环第第8 8章章 热力学基础热力学基础.三三 卡诺循环卡诺循环 低温热源低温热源2T高温热源高温热源1T卡诺热机卡诺热机1Q2Q12WQQ净 1824 年法国的青年工程师卡诺提出一个工作在年法国的青年工程师卡诺提出一个工作在两两热源之间的热源之间的

5、理想理想循环循环 卡诺卡诺循环循环. 给出了热机效率的给出了热机效率的理论极限值理论极限值. 卡诺卡诺循环循环两个准静态两个准静态等温等温过程过程两个准静态两个准静态绝热绝热过程过程组成组成Vop2T1T12341p2p4p3p1V4V2V3V21TT W净8 85 5 循环过程循环过程 卡诺循环卡诺循环第第8 8章章 热力学基础热力学基础.Vop2T1T12341p2p4p3p1V4V2V3V 理想气体卡诺循环热机效率的计算理想气体卡诺循环热机效率的计算 1 2 等温膨胀等温膨胀 2 3 绝热膨胀绝热膨胀 3 4 等温压缩等温压缩 4 1 绝热压缩绝热压缩卡诺循环卡诺循环21TT 1Q2Q2

6、111lnmolVMQRTMV1 2 等温膨胀等温膨胀吸吸热热W净8 85 5 循环过程循环过程 卡诺循环卡诺循环第第8 8章章 热力学基础热力学基础.3224lnmolVMQRTMV3 4 等温压缩等温压缩放放热热Vop2T1T12341p2p4p3p1V4V2V3V21TT 1Q2Q32242111ln11lnVTQVVQTV 4 1 绝热压缩绝热压缩111 124TVT VW净2 3 绝热膨胀绝热膨胀 111223TVTV8 85 5 循环过程循环过程 卡诺循环卡诺循环第第8 8章章 热力学基础热力学基础.4312VVVV212111TTTTT 卡 卡诺热机效率卡诺热机效率Vop2T1T

7、12341p2p4p3p1V4V2V3V21TT 1Q2Q 卡诺热机效率与工作卡诺热机效率与工作物质无关，只与两个热源物质无关，只与两个热源的温度有关，两热源的温的温度有关，两热源的温差越大，则卡诺循环的效差越大，则卡诺循环的效率越高率越高 . W净32242111ln11lnVTQVVQTV 8 85 5 循环过程循环过程 卡诺循环卡诺循环第第8 8章章 热力学基础热力学基础.Vop2T1T123421TT 高温热源高温热源1T低温热源低温热源2T卡诺制冷机卡诺制冷机1Q2QW净 卡诺制冷机（卡诺制冷机（卡诺逆循环卡诺逆循环）卡诺制冷机卡诺制冷机制冷制冷系数系数212TeTT卡2Q1QW净12WQQ净8 85 5 循环过程循环过程 卡诺循环卡诺循环第第8 8章章 热力学基础热力学基础.