太原理工《大学物理》李孟春-§6-3循环过程 卡诺循环

1、 太原理工大学物理系太原理工大学物理系 1698年年塞莱斯塞莱斯和和1712年年纽科门纽科门先后发明了先后发明了蒸蒸汽机汽机 ，当时蒸汽机的效率极低，当时蒸汽机的效率极低 .瓦特在瓦特在17631781年期间对蒸汽机进行了重大改进年期间对蒸汽机进行了重大改进 ，大大提，大大提高了效率高了效率 . 从理论上研究热机效率问题，从理论上研究热机效率问题， 一方一方面指明了提高效率的方向，面指明了提高效率的方向， 另一方面也推动了另一方面也推动了热学理论的发展热学理论的发展 .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%256-3 循环过程

2、循环过程 卡诺循环卡诺循环 太原理工大学物理系太原理工大学物理系火力发电厂外貌火力发电厂外貌 太原理工大学物理系太原理工大学物理系冷冷凝凝塔塔发电机发电机水水泵泵除除尘尘器器汽轮机汽轮机传送带传送带锅炉锅炉空气空气碾碾磨磨机机烟烟筒筒水管水管喷喷射射给给水水器器火力发电厂结构示意图火力发电厂结构示意图 太原理工大学物理系太原理工大学物理系 太原理工大学物理系太原理工大学物理系热机的三个要素热机的三个要素: :热机热机 ：持续地将热量转变为功的机器：持续地将热量转变为功的机器 . . 工作物质工作物质（工质）：热机中被利用来吸收热量（工质）：热机中被利用来吸收热量并对外做功的物质并对外做功的物质

3、 . .1) 1) 工作物质工作物质2) 2) 两个或两个以上温度不同的热源两个或两个以上温度不同的热源3) 3) 对外作功的机械装置对外作功的机械装置 太原理工大学物理系太原理工大学物理系 系统经过一系列变化状态过程后，又回到原来的系统经过一系列变化状态过程后，又回到原来的状态的过程叫状态的过程叫热力学循环过程热力学循环过程 . .热力学第一定律热力学第一定律QA（取绝对值）（取绝对值）净功净功0E特征特征一、循环过程一、循环过程pVoACMNBD总吸热总吸热1Q总放热总放热2QA2Q1QQ 太原理工大学物理系太原理工大学物理系 太原理工大学物理系太原理工大学物理系1221111QQQAQQ

4、Q 1.1.正循环正循环( (热机循环热机循环) )过程曲线沿过程曲线沿顺顺时针方向，系统对外作时针方向，系统对外作正正功。功。 循环效率：循环效率：一次循环过程中系统对外做的功占它从一次循环过程中系统对外做的功占它从高温热源吸热的比率。高温热源吸热的比率。在一正循环中在一正循环中, ,系统从高温热系统从高温热源吸热源吸热Q1，向低温热源放热，向低温热源放热Q2 (Q20),系统对外作功系统对外作功21QQAApVoACMNBD 太原理工大学物理系太原理工大学物理系2.2.逆循环（制冷循环）逆循环（制冷循环）过程曲线沿过程曲线沿逆逆时针方向，系统对外作时针方向，系统对外作负负功功. . 循环曲

5、线所包围的面积等于循环过程中系统对外循环曲线所包围的面积等于循环过程中系统对外做的净功。做的净功。正循环正循环A0，逆循环逆循环AA2121TTc卡诺热机的效率卡诺热机的效率可知两个卡诺热可知两个卡诺热机的效率相等机的效率相等 太原理工大学物理系太原理工大学物理系12poV1T2T1A1T2A2 2）工作在不同高温热源和低温热源之间的两个卡工作在不同高温热源和低温热源之间的两个卡诺热机，已知诺热机，已知A1=A21211TT卡诺热机的效率卡诺热机的效率可知两个卡诺热机的效可知两个卡诺热机的效率不等，且率不等，且1122TT11TT 太原理工大学物理系太原理工大学物理系例例1 1 如图，如图，MT为等温线，为等温线，MQ为绝热线，则在为绝热线，则在AM,BM,CM三种准静态过程中，问哪个过程温度升三种准静态过程中，问哪个过程温度升高，哪个过程是吸热过程？高，哪个过程是吸热过程？解：解：VPACOBMTQ考虑循环考虑循环CMQC. A0 吸热吸热. . 但但Q=QCM+QQC ,而而QC放