《物理学教学课件-》8-3-循环过程和卡诺循环

热机:持续地将热量转变为功的机器.热机:持续地将热量转变为功的机器.1冰箱循环示意图冰箱循环示意图2

1698年萨维利和1705年纽可门先后发明了蒸气机，当时蒸气机的效率极低。

1765年瓦特进行了重大改进(增加了冷凝器，发明了活塞阀、飞轮、离心节速器等)，大大提高了效率。使其成为真正的动力。

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。热机发展简介

8-3循环过程和卡诺循环热机发展简介3各种热机的效率液体燃料火箭柴油机汽油机蒸气机各种热机的效率液体燃料火箭柴油机汽油机蒸气机4

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热力学循环过程.由热力学第一定律特征一.循环过程AB为全过程净吸热为全过程对外净作功系统经过一系列变化状态过程后，又回到原来的5总吸热1.正循环(热机)和热机效率热机（正循环）致冷机（逆循环）净吸热总放热（取绝对值）2Q净功净吸热净吸热总吸热1.正循环(热机)和热机效率热机（正循环）致冷机（逆循6热机热机效率=高温热源低温热源AB热机热机效率=高温热源低温热源AB7致冷机高温热源AB低温热源2.逆循环(致冷机)和致冷系数致冷机致冷系数=致冷机高温热源AB低温热源2.逆循环(致冷机)和致冷系数致冷8例1汽油机可近似看成如图循环过程(Otto循环)，其中AB和CD为绝热过程，求此循环效率.解吸放CDBApV1V2o例1汽油机可近似看成如图循环过程(Ot9又AB和CD是绝热过程：V吸放CDBApV1V2o又AB和CD是绝热过程：V吸放CDBApV1V2o10例

1mol氧气作如图所示的循环.求循环效率.解:QpVpV000等温abc02VQQcaabbc例1mol氧气作如图所示的循环.求循环效率.解:QpVp11二.卡诺循环

1824年法国的年青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；他还提出了著名的卡诺定理.二.卡诺循环12

卡诺循环是由两个准静态等温过程和两个准静态绝热过程组成.卡诺热机WABCD低温热源T2高温热源T121TT>卡诺循环是由两个准静态等温过程和两个准静态绝13理想气体卡诺循环热机效率的计算

A—B等温膨胀

B—C绝热膨胀

C—D等温压缩

D—A绝热压缩卡诺循环WABCD理想气体卡诺循环热机效率的计算A—B等温膨胀卡14A—B等温膨胀吸热C—D

等温压缩放热WABCDA—B等温膨胀吸热C—D等温压缩放热WABCD15

D—A绝热过程B—C

绝热过程

所以WABCDD—A绝热过程B—C绝热过程所以WABCD16卡诺热机效率

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.

卡诺热机效率卡诺热机效率与工作物质无关17WABCD高温热源T1卡诺致冷机卡诺致冷机（卡诺逆循环）卡诺致冷机致冷系数低温热源T2WABCD高温热源T1卡诺致冷机卡诺致冷机（卡诺逆循环18图中两卡诺循环吗？讨论图中两卡诺循环吗？讨19只与T1和T2有关与物质种类、膨胀的体积无关提高高温热源的温度现实些理论指导作用1)卡诺热机效率只与T1和T2有关提高高温热源的温度现实些理论指导作用120进一步说明热机循环不向低温热源放热是不可能的热机循环至少需要两个热源理论说明低温热源温度T20说明热机效率且只能<进一步说明理论说明低温热源温度T20且只能<21只与T1和T2有关(T1>T2)与物质种类、膨胀的体积无关2)卡诺制冷机对卡诺循环只与T1和T2有关(T1>T2)2)卡诺制冷机对卡诺循22热机:持续地将热量转变为功的机器.热机:持续地将热量转变为功的机器.23冰箱循环示意图冰箱循环示意图24

1698年萨维利和1705年纽可门先后发明了蒸气机，当时蒸气机的效率极低。

1765年瓦特进行了重大改进(增加了冷凝器，发明了活塞阀、飞轮、离心节速器等)，大大提高了效率。使其成为真正的动力。

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。热机发展简介

8-3循环过程和卡诺循环热机发展简介25各种热机的效率液体燃料火箭柴油机汽油机蒸气机各种热机的效率液体燃料火箭柴油机汽油机蒸气机26

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热力学循环过程.由热力学第一定律特征一.循环过程AB为全过程净吸热为全过程对外净作功系统经过一系列变化状态过程后，又回到原来的27总吸热1.正循环(热机)和热机效率热机（正循环）致冷机（逆循环）净吸热总放热（取绝对值）2Q净功净吸热净吸热总吸热1.正循环(热机)和热机效率热机（正循环）致冷机（逆循28热机热机效率=高温热源低温热源AB热机热机效率=高温热源低温热源AB29致冷机高温热源AB低温热源2.逆循环(致冷机)和致冷系数致冷机致冷系数=致冷机高温热源AB低温热源2.逆循环(致冷机)和致冷系数致冷30例1汽油机可近似看成如图循环过程(Otto循环)，其中AB和CD为绝热过程，求此循环效率.解吸放CDBApV1V2o例1汽油机可近似看成如图循环过程(Ot31又AB和CD是绝热过程：V吸放CDBApV1V2o又AB和CD是绝热过程：V吸放CDBApV1V2o32例

1mol氧气作如图所示的循环.求循环效率.解:QpVpV000等温abc02VQQcaabbc例1mol氧气作如图所示的循环.求循环效率.解:QpVp33二.卡诺循环

1824年法国的年青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；他还提出了著名的卡诺定理.二.卡诺循环34

卡诺循环是由两个准静态等温过程和两个准静态绝热过程组成.卡诺热机WABCD低温热源T2高温热源T121TT>卡诺循环是由两个准静态等温过程和两个准静态绝35理想气体卡诺循环热机效率的计算

A—B等温膨胀

B—C绝热膨胀

C—D等温压缩

D—A绝热压缩卡诺循环WABCD理想气体卡诺循环热机效率的计算A—B等温膨胀卡36A—B等温膨胀吸热C—D

等温压缩放热WABCDA—B等温膨胀吸热C—D等温压缩放热WABCD37

D—A绝热过程B—C

绝热过程

所以WABCDD—A绝热过程B—C绝热过程所以WABCD38卡诺热机效率

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.

卡诺热机效率卡诺热机效率与工作物质无关39WABCD高温热源T1卡诺致冷机卡诺致冷机（卡诺逆循环）卡诺致冷机致冷系数低温热源T2WABCD高温热源T1卡诺致冷机卡诺致冷机（卡诺逆循环40图中两卡诺循环吗？讨论图中两卡诺循环吗？讨41只与T1和T2有关与物质种类、膨胀的体积无关提高高温热源的温度现实些理论指导作用1)卡诺热机效率只与T1和T2有关提高高温热源的温度