大學(xué)物理張彥敏（含新版習(xí)題答案）8-5 循環(huán)過(guò)程 卡諾循環(huán)

1、8 85 5 循環(huán)過(guò)程循環(huán)過(guò)程 卡諾循環(huán)卡諾循環(huán)第第8 8章章 熱力學(xué)基礎(chǔ)熱力學(xué)基礎(chǔ).pVoW凈 系統(tǒng)從某一狀態(tài)出發(fā)，經(jīng)過(guò)一系列狀態(tài)變化過(guò)程系統(tǒng)從某一狀態(tài)出發(fā)，經(jīng)過(guò)一系列狀態(tài)變化過(guò)程以后，又回到原來(lái)出發(fā)時(shí)的狀態(tài)，這樣的過(guò)程叫做以后，又回到原來(lái)出發(fā)時(shí)的狀態(tài)，這樣的過(guò)程叫做循循環(huán)過(guò)程環(huán)過(guò)程，簡(jiǎn)稱，簡(jiǎn)稱循環(huán)循環(huán). .熱力學(xué)第一定律熱力學(xué)第一定律QW凈凈12WQQQ凈凈凈功凈功0E特征特征acaVcVbd總吸熱總吸熱1Q總放熱總放熱（取絕對(duì)值）取絕對(duì)值）2Q8 85 5 循環(huán)過(guò)程循環(huán)過(guò)程 卡諾循環(huán)卡諾循環(huán)第第8 8章章 熱力學(xué)基礎(chǔ)熱力學(xué)基礎(chǔ).熱機(jī)發(fā)展簡(jiǎn)介：熱機(jī)發(fā)展簡(jiǎn)介：1698年薩維利和年薩維利和17

2、05年紐可門先后年紐可門先后發(fā)明了發(fā)明了蒸汽機(jī)，當(dāng)時(shí)蒸汽機(jī)的效率極低蒸汽機(jī)，當(dāng)時(shí)蒸汽機(jī)的效率極低 , 1765年瓦年瓦特進(jìn)行了重大改進(jìn)，大大提高了效率特進(jìn)行了重大改進(jìn)，大大提高了效率 . 人們一直在人們一直在為提高熱機(jī)的效率而努力，為提高熱機(jī)的效率而努力， 從理論上研究熱機(jī)效率從理論上研究熱機(jī)效率問(wèn)題，問(wèn)題， 一方面指明了提高效率的方向，一方面指明了提高效率的方向， 另一方面也另一方面也推動(dòng)了熱學(xué)理論的發(fā)展推動(dòng)了熱學(xué)理論的發(fā)展 .各種熱機(jī)的效率各種熱機(jī)的效率液體燃料火箭液體燃料火箭柴油機(jī)柴油機(jī)汽油機(jī)汽油機(jī)蒸汽機(jī)蒸汽機(jī)%48%8%37%25一一 熱機(jī)熱機(jī) 熱機(jī)的效率熱機(jī)的效率8 85 5 循環(huán)過(guò)

3、程循環(huán)過(guò)程 卡諾循環(huán)卡諾循環(huán)第第8 8章章 熱力學(xué)基礎(chǔ)熱力學(xué)基礎(chǔ).熱機(jī)熱機(jī) ：通過(guò)工質(zhì)使熱量不斷轉(zhuǎn)換為功的機(jī)器通過(guò)工質(zhì)使熱量不斷轉(zhuǎn)換為功的機(jī)器. 工作物質(zhì)工作物質(zhì)（工質(zhì)）：（工質(zhì)）：循環(huán)工作的物質(zhì)系統(tǒng)循環(huán)工作的物質(zhì)系統(tǒng)8 85 5 循環(huán)過(guò)程循環(huán)過(guò)程 卡諾循環(huán)卡諾循環(huán)第第8 8章章 熱力學(xué)基礎(chǔ)熱力學(xué)基礎(chǔ).熱機(jī)熱機(jī)熱機(jī)的效率熱機(jī)的效率熱機(jī)效率熱機(jī)效率2111WQQQ 凈輸出功吸收的熱量高溫?zé)嵩锤邷責(zé)嵩吹蜏責(zé)嵩吹蜏責(zé)嵩?Q熱機(jī)（熱機(jī)（正正循環(huán)）循環(huán)）0W凈2QW凈W凈pVoacaVcVbd8 85 5 循環(huán)過(guò)程循環(huán)過(guò)程 卡諾循環(huán)卡諾循環(huán)第第8 8章章 熱力學(xué)基礎(chǔ)熱力學(xué)基礎(chǔ).制冷系數(shù)制冷系數(shù)2212Q

4、QeQQW凈從低溫處吸取的熱量外界對(duì)工質(zhì)做凈功大小制冷機(jī)（制冷機(jī)（逆逆循環(huán)）循環(huán)）0W凈制冷制冷機(jī)機(jī)高溫?zé)嵩锤邷責(zé)嵩吹蜏責(zé)嵩吹蜏責(zé)嵩碬凈pVoacaVcVbd1Q2QW凈二二 制冷系數(shù)制冷系數(shù)8 85 5 循環(huán)過(guò)程循環(huán)過(guò)程 卡諾循環(huán)卡諾循環(huán)第第8 8章章 熱力學(xué)基礎(chǔ)熱力學(xué)基礎(chǔ).冰箱循環(huán)示意圖冰箱循環(huán)示意圖8 85 5 循環(huán)過(guò)程循環(huán)過(guò)程 卡諾循環(huán)卡諾循環(huán)第第8 8章章 熱力學(xué)基礎(chǔ)熱力學(xué)基礎(chǔ).三三 卡諾循環(huán)卡諾循環(huán) 低溫?zé)嵩吹蜏責(zé)嵩?T高溫?zé)嵩锤邷責(zé)嵩?T卡諾熱機(jī)卡諾熱機(jī)1Q2Q12WQQ凈 1824 年法國(guó)的青年工程師卡諾提出一個(gè)工作在年法國(guó)的青年工程師卡諾提出一個(gè)工作在兩兩熱源之間的熱源之間的

5、理想理想循環(huán)循環(huán) 卡諾卡諾循環(huán)循環(huán). 給出了熱機(jī)效率的給出了熱機(jī)效率的理論極限值理論極限值. 卡諾卡諾循環(huán)循環(huán)兩個(gè)準(zhǔn)靜態(tài)兩個(gè)準(zhǔn)靜態(tài)等溫等溫過(guò)程過(guò)程兩個(gè)準(zhǔn)靜態(tài)兩個(gè)準(zhǔn)靜態(tài)絕熱絕熱過(guò)程過(guò)程組成組成Vop2T1T12341p2p4p3p1V4V2V3V21TT W凈8 85 5 循環(huán)過(guò)程循環(huán)過(guò)程 卡諾循環(huán)卡諾循環(huán)第第8 8章章 熱力學(xué)基礎(chǔ)熱力學(xué)基礎(chǔ).Vop2T1T12341p2p4p3p1V4V2V3V 理想氣體卡諾循環(huán)熱機(jī)效率的計(jì)算理想氣體卡諾循環(huán)熱機(jī)效率的計(jì)算 1 2 等溫膨脹等溫膨脹 2 3 絕熱膨脹絕熱膨脹 3 4 等溫壓縮等溫壓縮 4 1 絕熱壓縮絕熱壓縮卡諾循環(huán)卡諾循環(huán)21TT 1Q2Q2

6、111lnmolVMQRTMV1 2 等溫膨脹等溫膨脹吸吸熱熱W凈8 85 5 循環(huán)過(guò)程循環(huán)過(guò)程 卡諾循環(huán)卡諾循環(huán)第第8 8章章 熱力學(xué)基礎(chǔ)熱力學(xué)基礎(chǔ).3224lnmolVMQRTMV3 4 等溫壓縮等溫壓縮放放熱熱Vop2T1T12341p2p4p3p1V4V2V3V21TT 1Q2Q32242111ln11lnVTQVVQTV 4 1 絕熱壓縮絕熱壓縮111 124TVT VW凈2 3 絕熱膨脹絕熱膨脹 111223TVTV8 85 5 循環(huán)過(guò)程循環(huán)過(guò)程 卡諾循環(huán)卡諾循環(huán)第第8 8章章 熱力學(xué)基礎(chǔ)熱力學(xué)基礎(chǔ).4312VVVV212111TTTTT 卡 卡諾熱機(jī)效率卡諾熱機(jī)效率Vop2T1T

7、12341p2p4p3p1V4V2V3V21TT 1Q2Q 卡諾熱機(jī)效率與工作卡諾熱機(jī)效率與工作物質(zhì)無(wú)關(guān)，只與兩個(gè)熱源物質(zhì)無(wú)關(guān)，只與兩個(gè)熱源的溫度有關(guān)，兩熱源的溫的溫度有關(guān)，兩熱源的溫差越大，則卡諾循環(huán)的效差越大，則卡諾循環(huán)的效率越高率越高 . W凈32242111ln11lnVTQVVQTV 8 85 5 循環(huán)過(guò)程循環(huán)過(guò)程 卡諾循環(huán)卡諾循環(huán)第第8 8章章 熱力學(xué)基礎(chǔ)熱力學(xué)基礎(chǔ).Vop2T1T123421TT 高溫?zé)嵩锤邷責(zé)嵩?T低溫?zé)嵩吹蜏責(zé)嵩?T卡諾制冷機(jī)卡諾制冷機(jī)1Q2QW凈 卡諾制冷機(jī)（卡諾制冷機(jī)（卡諾逆循環(huán)卡諾逆循環(huán)）卡諾制冷機(jī)卡諾制冷機(jī)制冷制冷系數(shù)系數(shù)212TeTT卡2Q1QW凈12WQQ凈8 85 5 循環(huán)過(guò)程循環(huán)過(guò)程 卡諾循環(huán)卡諾循環(huán)第第8 8章章 熱力學(xué)基礎(chǔ)熱力學(xué)基礎(chǔ).