新热力学基础4循环过程和卡诺循环.pptVIP

5.8循环过程和卡诺循环 循环过程定义──系统从某一状态出发，经历一系列过程后又回到初态的全过程。 循环过程图线表示法──过程所经历的每一个中间态都无限接近平衡态，该过程在P-V 图上为一个闭合曲线  　　箭头表示过程进行方向, 过程曲线包围的面积表示循环过程中系统对外所做的净功。　 正循环的特点：一定质量的工质在一次循环过程中要从高温热源吸热Q1，对外作净功|A|，又向低温热源放出热量Q2。而工质回到初态，内能不变。在循环过程中伴有吸热和放热过程 热机循环效率(efficiecy of heat engine) 卡诺循环 * * 一、循环过程及其效率 蒸汽机的工作过程： A-高温热源　B-锅炉 　C-泵 D-汽缸　E-低温热源 水泵C将水打入加热器即锅炉B中，水在锅炉内加热，变成温度和压强较高的蒸汽—吸热而使内能增加的过程。蒸汽通过传送装置进入汽缸D中，并在 汽缸中膨胀，推动活塞对外做功，同时蒸汽的内能减少，在这一过程中内能通过做功转化为机械能。最后蒸汽成为废气进入冷却器E中，经过冷却放热的过程而凝结成水，再经过水泵打入到锅炉中，这些过程循环不息地进行——循环过程。 P V a b c d T1 Q1 T2 Q2 泵 |A| 气缸 正循环 热机工作示意图 T1 T2 Q1 Q2 A 热机循环P-V 图 特征（1）P-V　图中循环过程沿顺时针方向进行。 （2）工质经一循环从高温热源吸热Q1(0),在低温热源放热 Q2(绝对值), 对外输出净功A(0)； （3）经一循环工质内能不变，其所吸收的热量不能100%地 转化为有用功。 ?U=0 ,净功A= Q1 - Q2 h 1 Q1 A 1 2 Q Q 1 － ＝ = = 工质对外做的净功 从高温热源吸的热 1824年卡诺（法国工程师1796-1832）提出了一个 能体现热机循环基本特征的理想循环。后人称之 卡诺循环。 本节讨论以理想气体为工质的卡诺循环。 由4个准静态过程（两个等温、两个绝热）组成。 卡诺循环是在两个温度恒定的热源（一个高温热源，一个低温热源）之间工作的循环过程。 在整个循环中，工作物质和高温热源或低温热源交换能量，没有散热漏气等因素存在， 卡诺循环是由两个平衡的等温过程和两个平衡的绝热过程组成。 1 2 3 4 P Q 0 V1 V4 V2 V3 T1 T2 1?2：与温度为T1的高温 热源接触，T1不变， 体积 由V1膨胀到V2，从热源吸 收热量为： 2?3：绝热膨胀，体积 由V2变到V3，吸热为零。 3?4：与温度为T2的低温 热源接触，T2不变， 体积 由V3压缩到V4，从热源放热为： 4?1：绝热压缩，体积由V4变到V1，吸热为零。 在一次循环中，气体对外作净功为 |A|= Q1-Q2 效率为： 由上节例题结果知： 理想气体卡诺循环 的效率只与两热 源的温度有关 所以： 将证明在同样两个温度T1和T2之间工作 的各种工质的卡诺循环的效率都由上式给定，而且是实际热机可能效率的最大值。 应为理想气体温标所定义的温度。 可证明，当用热力学温标表示两个热源的温度时， 因为T1和T2是在求理想气体热量时引进的， 卡诺循环的效率的表示仍为上式。 讨论： （1）要完成一次卡诺循环必须有高温和低温两个热源（有时分别叫做热源与冷源）； （2）卡诺循环的效率只与两个热源的温度有关，高温热源的温度愈高，低温热源的温度愈低， 卡诺循环的效率愈大，也就是说当两热源的温度差愈大，从高温热源所吸取的热量Q1 的利用价值愈大； （3）卡诺循环的效率总是小于1的（除非T。=0 K）。 1、奥托循环: 理想化的汽油内燃机循环过程 吸气过程(A--B) 压缩冲程(B--C绝热压缩) 点燃过程(C--D等体过程), 做功过程(D--E绝热膨胀过程) 排气过程(E--B--A) 几个实例 ????????????????????????????????????? 奥托循环效率计算 ?????????????????????????????????????????? ????????????????????????????????????????????? ????????????????????????????????????????????????????????????? 利用B--C,D--E绝热过程(advabatic process)方程 恒量，可得: ∴ *