循环过程和卡诺循环.ppt

§8 循环过程和卡诺循环一、几个概念一、,这个过程为循环过程。,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。??正循环正循环P-V图循环曲线顺时针。??逆循环逆循环P-V图逆时针。oPV正循环吸Q放QWoPV逆循环吸Q放QW二、热机、热机效率二、热机、,如蒸汽机、内燃机等。Vop2TW1TABCD21TT?abQcdQ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。55..准静态循环过程的特点准静态循环过程的特点?经过一个循环,内能不变。oPV正循环吸Q放QW高温热源T1低温热源T2热机W放Q吸Q吸QW??,||放吸QQW??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。| |Q QWQ Q??? ?吸放吸 吸适用于所有的热机。吸放QQ||1??1?,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。oPV逆循环吸Q放QW例如电冰箱、空调都属于致冷机。,使低温源温度降低。由能量守恒吸放QQW??||WQ吸??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,,并提出一种理想热机,以提高热机的效率和经济效益。吸放吸QQQ??||WQ吸??适用于所有致冷机。,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致冷机W放Q吸Q四、卡诺循环的特点四、卡诺循环的特点萨迪萨迪..卡诺是法国青年工程师、热力学的创始人之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。一,是第一个把热和动力联系起来的人。他出色地、他出色地、创造性地用创造性地用““理想实验理想实验””的思维方法,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,但有重要理论意提出了最简单,但有重要理论意义的热机循环义的热机循环————卡诺循环,并假定该循环在准静态条卡诺循环,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。程和普遍的规律。18241824年卡诺提出了对热机设计具有普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。二定律的先驱。(准静态)等温过程和两个(准静态),高温热源T1 和低温热源T2 。、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Vop2TW1TABCD1p2p4p3p1V4V2V3V21TT?abQcdQ四、卡诺循环的特点四、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。32 24lncdVMQ Q RTV?? ?C — D等温压缩放热Vop2TW1TABCD1p2p4p3p1V4V2V3V21TT?abQcdQ12431212lnln11VVVVTTQQ?????D — A绝热过程214111TVTV?????B — C绝热过程21 11lnabVMQ Q RTV?? ?A —B 等温膨胀吸热1 12 1 3 2V T