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§8 循环过程和卡诺循环
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一、几个概念

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。

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。


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
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二、热机、热机效率

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。

经过一个循环，内能不变。
正循环
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高温热源T1
低温热源T2

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。

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。
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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。

高温热源T1
低温热源T2

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。
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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，，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。

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
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四、卡诺循环的特点
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、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。
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(准静态)等温过程和两个(准静态)绝热过程组成
，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
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。
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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
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