《大学物理教学课件》广工大：6-5.pptVIP

* ·17世纪末发明了巴本锅和蒸汽泵 ·18世纪末瓦特完善了蒸汽机(增加了冷凝器，发明了活塞阀、飞轮、离心节速器等)使其成为真正的动力。 ·蒸汽机的改善：扩大容量(很多人做) 提高效率(卡诺) ·年轻的法国炮兵 军官 Sadi Carnot探索如何用较少的燃料获得较多的动力，以提高效率和经济效益。 各种热机的效率 液体燃料火箭 柴油机 汽油机 蒸汽机 热力学： 紧密围绕热机的研究和应用——工作物质重复进行某些过程，不断吸热做功 6.5 卡诺循环 卡诺定理 一、循环过程 1. 循环 如果物质系统的状态经历一系列的变化后，又回到了原状态，就称系统经历了一个循环过程。 如果循环是准静态过程，在P–V 图上就构成一闭合曲线 系统（工质）对外所作的净功 循环过程 P o V · a b A V1 V2 |Q2| Q1 · 2. 循环的分类 Ⅰ Ⅱ Q1 Q2 a b V p O · · （1）. 正循环 · 正(循环沿顺时针方向进行) （系统对外作功） 正循环也称为热机循环 根据热力学第一定律，有 实例 热机 ：持续地将热量转变为功的机器 . （2）. 逆循环 逆循环(循环沿逆时针方向进行) （系统对外作负功） 逆循环也称为致冷循环 Ⅰ Ⅱ Q1 Q2 a b V p O · · · 逆循环也称为冷机循环 实例 二. 循环效率 在热机循环中，工质对外所作的功A 与它吸收的热量Q1的比值，称为热机效率或循环效率 一个循环中工质从冷库中吸取的热量Q2与外界对工质作所的功A 的比值，称为循环的致冷系数 例 1 mol 单原子分子理想气 体的循环过程如图所示。 T(K） V（10-3m3） O c a b 600 2 1 300 (1) 作出 p?V 图 (2) 此循环效率 解 求 (1) p?V 图 V（10-3m3） O pP（10-3R） a 1 600 b 2 300 c (2) ab是等温过程，有 bc是等压过程，有 ca是等体过程 循环过程中系统吸热 循环过程中系统放热 此循环效率 a c 1 600 300 b 2 V（10-3m3） O pP（10-3R） 三. 卡诺循环 卡诺循环是由两个等温过程和两个绝热过程组成 1. 卡诺热机的效率 a b c d Q1 Q2 p V O V1 p1 V2 p2 V3 p3 V4 p4 气体从高温热源吸收的热量为 气体向低温热源放出的热量为 对bc﹑ da应用绝热过程方程，则有 (1) 理想气体可逆卡诺循环热机效率只与 T1，T2 有关,温差 越大，效率越高。提高热机高温热源的温度T1 ，降低低 温热源的温度T2 都可以提高热机的效率.但实际中通常 采用的方法是提高热机高温热源的温度T1 。 讨论 卡诺循环热机的效率为 (2) 可逆卡诺循环热机的效率与工作物质无关 2. 卡诺致冷机的致冷系数 a b c d 卡诺致冷循环的致冷系数为 当高温热源的温度T1一定时，理想气体卡诺循环的致冷系数只取决于T2 。 T2 越低，则致冷系数越小。 说明 p V O V1 p1 V4 p4 V3 p3 V2 p2 Q2 Q1 由bc﹑ da绝热过程方程，有 例6-5 图6-15为一理想气体的循环过程，其中ab、cd为等压过 程bc及da为绝热过程，b点温度为T2 ，C点温度为T3 ，求此循 环的效率η，这个循环是卡诺循环吗？ 解： 等压过程ab向外界吸热为 等压过程cd向外界放热为 由热机循环效率 O V p d a C(T3) C(T2) 由绝热线bc及ad得 热机循环效率为 该热机循环效率虽然由两个温度T 3 及 T 2表示，但这个循环不是卡诺循环，因为在等压过程中含有无限多个热源。 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 1)理论说明低温热源温度T2 ? 0 说明热机效率 且只能 讨论 *