第8章热力学第一定律2(循环修定).ppt

在生产技术上，很多机器需要通过物质系统把热与功之间的转换持续不断地进行下去，这就需要利用循环过程来完成。 一个系统从某个状态出发，经过一系列状态变化，又回到初始状态的整个过程称为循环过程，简称循环。 8.5 循环过程 各种热机利用热来做功，如蒸汽机、内燃机、汽轮机等。工质经过周而复始的循环过程持续不断地把热转换为功。 循环工作的物质称为工作物质，简称工质。 西南大学 大学基础物理学 第八章 热力学第一定律 1、概念： 若循环的每一阶段都是准静态过程，则此循环可用p-V 图上的一条闭合曲线表示。 沿反时针方向进行的循环称为逆（致冷）循环。 沿顺时针方向进行的循环称为正(热)循环。 循 环 P O V M N a b C A d P O V M N a b C d A 正(热)循环 逆（致冷）循环 西南大学 大学基础物理学 第八章 热力学第一定律 P O V M N a b C d A 3、热力学第一定律 总吸热 （取绝对值） 总放热 2、循环过程的特点： 任何热机都是按正循环进行工作的 系统对外界所作的净功为 工质经一循环，内能不变。 Q1 Q2 西南大学 大学基础物理学 第八章 热力学第一定律 4、热机及其效率 P O V M N a b C d A 热机效率 热机（正循环） 热机效率η永远是小于1的。 Q1 Q2 西南大学 大学基础物理学 第八章 热力学第一定律 【例题】计算汽油机的效率。汽油机是内燃机的一种。内燃机是燃料在汽缸内燃烧，产生高温高压气体，推动活塞并输出动力的机械。1872年，德国工程师奥托（N.A.Otto，1832–1891）研制成功了第一台四冲程活塞式煤气内燃机。1883年，德国人戴姆勒（G.Daimler，1834–1900）成功地制造出了第一台汽油内燃机。 奥托循环由吸气过程、压缩过程、膨胀做功过程和排气过程这四个冲程构成。 西南大学 大学基础物理学 第八章 热力学第一定律 ab：等压过程 1、bc—绝热过程 2、cd—等容过程 3、de—绝热过程 4、eb—等容过程 奥托循环 P O P0 V0 V V a b e d c Q1 Q2 西南大学 大学基础物理学 第八章 热力学第一定律 单缸四冲程汽油机构造图 西南大学 大学基础物理学 第八章 热力学第一定律 cd过程吸热为: eb过程放热为: 所以，循环效率为: 又过程de和bc有如下关系: 图8–15 奥托循环 P O P0 V0 V V a b e d c Q1 Q2 西南大学 大学基础物理学 第八章 热力学第一定律 解: r : 压缩比 西南大学 大学基础物理学 第八章 热力学第一定律 可见，奥托循环的效率决定于压缩比。 8.6 卡诺循环 萨迪．卡诺(N.L.S.Carnot, 1796-1832) 由两个准静态等温过程和两个准静态绝热过程所组成。 1824 年法国的年青工程师卡诺对热机的最大可能 效率问题进行理论研究提出的一个理想循环 — 卡诺循环， 它给出了热机效率的理论极限值。 以理想气体为工作物质 该循环： 工质在两个恒定的高、低温热源之间工作。 西南大学 大学基础物理学 第八章 热力学第一定律 A a b c d 低温热源 高温热源 卡诺热机 西南大学 大学基础物理学 第八章 热力学第一定律 a→b：等温膨胀，吸热 ； b→c： 绝热膨胀； c→d：等温压缩，放热 ； d→a：绝热压缩： A a b c d 以上四式相加： 西南大学 大学基础物理学 第八章 热力学第一定律 A a b c d c— d 等温压缩放热 d — a 绝热过程 b — c 绝热过程 西南大学 大学基础物理学 第八章 热力学第一定律 a — b 等温膨胀吸热 A a b c d 西南大学 大学基础物理学 第八章 热力学第一定律 （1）要完成循环，必须有高温热源和低温热源。 （3）卡诺热机的效率 　　　。 讨论 （2）卡诺循环的效率只与两个热源温度有关。而与工质性质无关。提高效率的途径是提高高温热源的温度或降低低温热源的温度。而通常后一种办法是不经济的。 （4）在相同高温热源和低温热源之间的工作的一切热机中，卡诺循环的效率最高。 （5）由卡诺循环可以定义热力学温标。 西南大学 大学基础物理学 第八章 热力学第一定律 图中两卡诺循环 吗 ？ 西南大学 大学基础物理学 第八章 热力学第一定律 高温热源 低温热源 卡诺致冷机 8.7 致冷循环 工质把从低温热源吸收的热量Q2和外界对它所作的功 A 以热量的形