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第八章热力学基础物理学教程(第二版) 8 – 5循环过程卡诺循环热机发展简介 1698 年萨维利和 1705 年纽可门先后发明了蒸汽机, 当时蒸汽机的效率极低, 1765 年瓦特进行了重大改进, 大大提高了效率. 人们一直在为提高热机的效率而努力, 从理论上研究热机效率问题, 一方面指明了提高效率的方向, 另一方面也推动了热学理论的发展. 各种热机的效率液体燃料火箭柴油机汽油机蒸汽机%48 ??%8??%37 ??%25 ??第八章热力学基础物理学教程(第二版) 8 – 5循环过程卡诺循环热机:持续地将热量转变为功的机器. 工作物质(工质):热机中被利用来吸收热量并对外做功的物质. 第八章热力学基础物理学教程(第二版) 8 – 5循环过程卡诺循环冰箱循环示意图第八章热力学基础物理学教程(第二版) 8 – 5循环过程卡诺循环 pV o W 系统经过一系列变化状态过程后, WQ? QQQW??? 21净功 0??E 特征一循环过程 AB AV BVcd 总吸热 1Q总放热(取绝对值) 2Q 第八章热力学基础物理学教程(第二版) 8 – 5循环过程卡诺循环热机二热机效率和致冷机的致冷系数热机效率 1 21 2111Q QQ QQQ W??????高温热源低温热源 1Q 热机( 正循环) 0?W 2QW W pV o AB AV BVcd 第八章热力学基础物理学教程(第二版) 8 – 5循环过程卡诺循环 W 致冷机致冷系数 21 2 2QQ Q W Qe???致冷机( 逆循环) 0?W 致冷机高温热源低温热源 pV o AB AV BVcd 1Q 2QW 第八章热力学基础物理学教程(第二版) 8 – 5循环过程卡诺循环 1 41V 4V 23 1p 2pPV o 12Q 34Q 41Q 23Q例1 1 mol 氦气经过如图所示的循环过程,其中, 求1—2、2—3、3—4、4—1 各过程中气体吸收的热量和热机的效率. 122pp? 142VV?解由理想气体物态方程得 122TT? 134TT? 142TT? 1m,12m, 12)(TCTTCQ V V??? 1m,23m, 232)(TCTTCQ pp??? 1m,34m, 342)(TCTTCQ V V????第八章热力学基础物理学教程(第二版) 8 – 5循环过程卡诺循环)23( m,1 1RCT RT V??Q QQQ W 1 211????%3. 15 ? RCC Vp?? m,m,) )(( 14 12VV ppW??? 111 RT Vp?? QQQ 23 12 1?? 1m,41m, 41)(TCTTCQ pp???? 1m,1m,2TCTC pV?? 1 41V 4V 23 1p 2pPV o 12Q 34Q 41Q 23Q1m, 12TCQ V? 1m, 232TCQ p? 1m, 342TCQ V??第八章热力学基础物理学教程(第二版) 8 – 5循环过程卡诺循环三卡诺循环低温热源 2T 高温热源 1T卡诺热机 1Q 2QW Vo p 2T W 1T ABC D 1p 2p 4p 3p 1V 4V 2V 3V 21TT? 1824 年法国的年青工程师卡诺提出一个工作在两热源之间的理想循环—卡诺循环. 给出了热机效率的理论极限值.?卡诺循环两个准静态等温过程两个准静态绝热过程组成第八章热力学基础物理学教程(第二版) 8 – 5循环过程卡诺循环 V o p2T W 1T ABC D 1p 2p 4p 3p 1V 4V 2V 3V 理想气体卡诺循环热机效率的计算 A — B等温膨胀 B — C绝热膨胀 C — D等温压缩 D — A绝热压缩卡诺循环 21TT? abQ cdQ 1 21 1 lnV V RT QQ ab??? A — B 等温膨胀吸热