循环过程和卡诺循环.pptVIP

§8 循环过程和卡诺循环 一、几个概念 1.循环过程 热力学系统经历了一系列热力学过程后又回到初始状态，这个过程为循环过程。 2.准静态循环过程 循环过程中每一个状态都是由热平衡态构成的，这个过程为准静循环过程。 进行循环的热力学系统叫工作物质。 3.工作物质 4.正循环与逆循环 正循环 P-V图循环曲线顺时针。 逆循环 P-V图逆时针。 正循环 逆循环 二、热机、热机效率 1.什么是热机 把热能转换为机械能的装置称为热机，如蒸汽机、内燃机等。 W A B C D 在正循环中，系统对外作功，可提供动力能源；在逆循环中，外界对系统作功。系统向外界放出热量，使一定区域内的温度降低，可用来致冷。 循环曲线所包围的面积为系统作的净功。 5.准静态循环过程的特点 经过一个循环，内能不变。 正循环 高温热源T1 低温热源T2 3.热机效率 由能量守恒 在热机工作的一个循环过程中，吸收的热量转化为机械功的百分比称为该热机的效率。 适用于所有的热机。 2.工作示意图 工作物质从高温热源吸取热量，内能增加，通过对外作功使内能减小，再通过向低温热源放热，系统内能进一步减小而回到原来的状态。 功和热的量值一般均指绝对值。 三、致冷机、致冷系数 致冷机是逆循环工作的，是通过外界作功将低温源的热量传递到高温源中。使低温源温度降低。 逆循环 例如电冰箱、空调都属于致冷机。 1.什么是致冷机 高温热源T1 低温热源T2 2.工作示意图 致冷机是通过外界作功将低温源的热量传递到高温源中，使低温源温度降低。 由能量守恒 在热能转化为机械能的应用方面，到18世纪末，瓦特完善了蒸汽机，使之成为真正的动力机械，但效率很低。1824年，法国炮兵军官萨地.卡诺首先认识到蒸汽机真正的动力来源是吸的热，并提出一种理想热机，以提高热机的效率和经济效益。 适用于所有致冷机。 3.致冷系数 如果外界做一定的功，从低温源吸取的热量越多，致冷效率越大。 高温热源T1 低温热源T2 四、卡诺循环的特点 萨迪.卡诺是法国青年工程师、热力学的创始人之一，是第一个把热和动力联系起来的人。 他出色地、创造性地用“理想实验”的思维方法，他对蒸汽机所作的简化、抽象十分彻底。提出了最简单，但有重要理论意义的热机循环——卡诺循环，并假定该循环在准静态条件下是可逆的，与工质无关，创造了一部理想的热机（卡诺热机）。卡诺循环是最简单、最基本的循环，为提高热机效率提供了指导。 卡诺的目标是揭示热产生动力的真正的、独立的过程和普遍的规律。1824年卡诺提出了对热机设计具有普遍指导意义的卡诺定理，指出了提高热机效率的有效途径，揭示了热力学的不可逆性，被后人认为是热力学第二定律的先驱。 1.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 2.需要两个热源，高温热源 T1 和低温热源 T2 。 3.不计摩擦、热损失及漏气，视为理想热机。 A — B 等温膨胀 B — C 绝热膨胀 C — D 等温压缩 D — A 绝热压缩 五、卡诺正循环—卡诺热机 W A B C D 四、卡诺循环的特点 现在讨论以理想气体为工作物质的卡诺循环的效率。 C — D 等温压缩放热 W A B C D D — A 绝热过程 B — C 绝热过程 A — B 等温膨胀吸热 卡诺热机效率 W A B C D （2）只适用于卡诺机。 （1）Q1指从高温热源T1吸热， Q2指对低温热源T2放热的绝对值。W指作功的绝对值。 （3）卡诺热机效率与工作物质无关，只与两个热源的温度有关。 例2：两个循环过程，过程1 1—2 等温、2—3 绝热、3—4 等压、4—1 绝热。过程2 1—2 等温、2—3’ 等容、3’—4等压、4—1 绝热。试比较哪个过程热机效率高。 例1 图中两卡诺循环 吗 ？ 卡诺致冷机致冷系数 W A B C D 六、卡诺逆循环—卡诺致冷机 (2)只适用于卡诺机。 (1)Q1指对高温热源T1放热的绝对值， Q2指从低温热源T2吸热。W指作功的绝对值。 (3)卡诺机致冷系数只与两个热源的温度有关。 3、提高热机效率的方法。 使 越小越好。 讨论 2、卡诺热机效率与工作物质无关，只与两热源温度有关。 例如：波音飞机不用价格较贵的高标号汽油作燃料，而采用航空煤油作燃料。 要提高卡诺热机效率应尽量提高高温热源温度