《物理學(xué)教學(xué)課件-》8-3-循環(huán)過程和卡諾循環(huán)

熱機(jī):持續(xù)地將熱量轉(zhuǎn)變?yōu)楣Φ臋C(jī)器.熱機(jī):持續(xù)地將熱量轉(zhuǎn)變?yōu)楣Φ臋C(jī)器.1冰箱循環(huán)示意圖冰箱循環(huán)示意圖2

1698年薩維利和1705年紐可門先后發(fā)明了蒸氣機(jī)，當(dāng)時(shí)蒸氣機(jī)的效率極低。

1765年瓦特進(jìn)行了重大改進(jìn)(增加了冷凝器，發(fā)明了活塞閥、飛輪、離心節(jié)速器等)，大大提高了效率。使其成為真正的動(dòng)力。

人們一直在為提高熱機(jī)的效率而努力，從理論上研究熱機(jī)效率問題，一方面指明了提高效率的方向，另一方面也推動(dòng)了熱學(xué)理論的發(fā)展。熱機(jī)發(fā)展簡介

8-3循環(huán)過程和卡諾循環(huán)熱機(jī)發(fā)展簡介3各種熱機(jī)的效率液體燃料火箭柴油機(jī)汽油機(jī)蒸氣機(jī)各種熱機(jī)的效率液體燃料火箭柴油機(jī)汽油機(jī)蒸氣機(jī)4

系統(tǒng)經(jīng)過一系列變化狀態(tài)過程后，又回到原來的狀態(tài)的過程叫熱力學(xué)循環(huán)過程.由熱力學(xué)第一定律特征一.循環(huán)過程AB為全過程凈吸熱為全過程對外凈作功系統(tǒng)經(jīng)過一系列變化狀態(tài)過程后，又回到原來的5總吸熱1.正循環(huán)(熱機(jī))和熱機(jī)效率熱機(jī)（正循環(huán)）致冷機(jī)（逆循環(huán)）凈吸熱總放熱（取絕對值）2Q凈功凈吸熱凈吸熱總吸熱1.正循環(huán)(熱機(jī))和熱機(jī)效率熱機(jī)（正循環(huán)）致冷機(jī)（逆循6熱機(jī)熱機(jī)效率=高溫?zé)嵩吹蜏責(zé)嵩碅B熱機(jī)熱機(jī)效率=高溫?zé)嵩吹蜏責(zé)嵩碅B7致冷機(jī)高溫?zé)嵩碅B低溫?zé)嵩?.逆循環(huán)(致冷機(jī))和致冷系數(shù)致冷機(jī)致冷系數(shù)=致冷機(jī)高溫?zé)嵩碅B低溫?zé)嵩?.逆循環(huán)(致冷機(jī))和致冷系數(shù)致冷8例1汽油機(jī)可近似看成如圖循環(huán)過程(Otto循環(huán))，其中AB和CD為絕熱過程，求此循環(huán)效率.解吸放CDBApV1V2o例1汽油機(jī)可近似看成如圖循環(huán)過程(Ot9又AB和CD是絕熱過程：V吸放CDBApV1V2o又AB和CD是絕熱過程：V吸放CDBApV1V2o10例

1mol氧氣作如圖所示的循環(huán).求循環(huán)效率.解:QpVpV000等溫abc02VQQcaabbc例1mol氧氣作如圖所示的循環(huán).求循環(huán)效率.解:QpVp11二.卡諾循環(huán)

1824年法國的年青工程師卡諾提出一個(gè)工作在兩熱源之間的理想循環(huán)——卡諾循環(huán).給出了熱機(jī)效率的理論極限值；他還提出了著名的卡諾定理.二.卡諾循環(huán)12

卡諾循環(huán)是由兩個(gè)準(zhǔn)靜態(tài)等溫過程和兩個(gè)準(zhǔn)靜態(tài)絕熱過程組成.卡諾熱機(jī)WABCD低溫?zé)嵩碩2高溫?zé)嵩碩121TT>卡諾循環(huán)是由兩個(gè)準(zhǔn)靜態(tài)等溫過程和兩個(gè)準(zhǔn)靜態(tài)絕13理想氣體卡諾循環(huán)熱機(jī)效率的計(jì)算

A—B等溫膨脹

B—C絕熱膨脹

C—D等溫壓縮

D—A絕熱壓縮卡諾循環(huán)WABCD理想氣體卡諾循環(huán)熱機(jī)效率的計(jì)算A—B等溫膨脹卡14A—B等溫膨脹吸熱C—D

等溫壓縮放熱WABCDA—B等溫膨脹吸熱C—D等溫壓縮放熱WABCD15

D—A絕熱過程B—C

絕熱過程

所以WABCDD—A絕熱過程B—C絕熱過程所以WABCD16卡諾熱機(jī)效率

卡諾熱機(jī)效率與工作物質(zhì)無關(guān)，只與兩個(gè)熱源的溫度有關(guān)，兩熱源的溫差越大，則卡諾循環(huán)的效率越高.

卡諾熱機(jī)效率卡諾熱機(jī)效率與工作物質(zhì)無關(guān)17WABCD高溫?zé)嵩碩1卡諾致冷機(jī)卡諾致冷機(jī)（卡諾逆循環(huán)）卡諾致冷機(jī)致冷系數(shù)低溫?zé)嵩碩2WABCD高溫?zé)嵩碩1卡諾致冷機(jī)卡諾致冷機(jī)（卡諾逆循環(huán)18圖中兩卡諾循環(huán)嗎？討論圖中兩卡諾循環(huán)嗎？討19只與T1和T2有關(guān)與物質(zhì)種類、膨脹的體積無關(guān)提高高溫?zé)嵩吹臏囟痊F(xiàn)實(shí)些理論指導(dǎo)作用1)卡諾熱機(jī)效率只與T1和T2有關(guān)提高高溫?zé)嵩吹臏囟痊F(xiàn)實(shí)些理論指導(dǎo)作用120進(jìn)一步說明熱機(jī)循環(huán)不向低溫?zé)嵩捶艧崾遣豢赡艿臒釞C(jī)循環(huán)至少需要兩個(gè)熱源理論說明低溫?zé)嵩礈囟萒20說明熱機(jī)效率且只能<進(jìn)一步說明理論說明低溫?zé)嵩礈囟萒20且只能<21只與T1和T2有關(guān)(T1>T2)與物質(zhì)種類、膨脹的體積無關(guān)2)卡諾制冷機(jī)對卡諾循環(huán)只與T1和T2有關(guān)(T1>T2)2)卡諾制冷機(jī)對卡諾循22熱機(jī):持續(xù)地將熱量轉(zhuǎn)變?yōu)楣Φ臋C(jī)器.熱機(jī):持續(xù)地將熱量轉(zhuǎn)變?yōu)楣Φ臋C(jī)器.23冰箱循環(huán)示意圖冰箱循環(huán)示意圖24

1698年薩維利和1705年紐可門先后發(fā)明了蒸氣機(jī)，當(dāng)時(shí)蒸氣機(jī)的效率極低。

1765年瓦特進(jìn)行了重大改進(jìn)(增加了冷凝器，發(fā)明了活塞閥、飛輪、離心節(jié)速器等)，大大提高了效率。使其成為真正的動(dòng)力。

人們一直在為提高熱機(jī)的效率而努力，從理論上研究熱機(jī)效率問題，一方面指明了提高效率的方向，另一方面也推動(dòng)了熱學(xué)理論的發(fā)展。熱機(jī)發(fā)展簡介

8-3循環(huán)過程和卡諾循環(huán)熱機(jī)發(fā)展簡介25各種熱機(jī)的效率液體燃料火箭柴油機(jī)汽油機(jī)蒸氣機(jī)各種熱機(jī)的效率液體燃料火箭柴油機(jī)汽油機(jī)蒸氣機(jī)26

系統(tǒng)經(jīng)過一系列變化狀態(tài)過程后，又回到原來的狀態(tài)的過程叫熱力學(xué)循環(huán)過程.由熱力學(xué)第一定律特征一.循環(huán)過程AB為全過程凈吸熱為全過程對外凈作功系統(tǒng)經(jīng)過一系列變化狀態(tài)過程后，又回到原來的27總吸熱1.正循環(huán)(熱機(jī))和熱機(jī)效率熱機(jī)（正循環(huán)）致冷機(jī)（逆循環(huán)）凈吸熱總放熱（取絕對值）2Q凈功凈吸熱凈吸熱總吸熱1.正循環(huán)(熱機(jī))和熱機(jī)效率熱機(jī)（正循環(huán)）致冷機(jī)（逆循28熱機(jī)熱機(jī)效率=高溫?zé)嵩吹蜏責(zé)嵩碅B熱機(jī)熱機(jī)效率=高溫?zé)嵩吹蜏責(zé)嵩碅B29致冷機(jī)高溫?zé)嵩碅B低溫?zé)嵩?.逆循環(huán)(致冷機(jī))和致冷系數(shù)致冷機(jī)致冷系數(shù)=致冷機(jī)高溫?zé)嵩碅B低溫?zé)嵩?.逆循環(huán)(致冷機(jī))和致冷系數(shù)致冷30例1汽油機(jī)可近似看成如圖循環(huán)過程(Otto循環(huán))，其中AB和CD為絕熱過程，求此循環(huán)效率.解吸放CDBApV1V2o例1汽油機(jī)可近似看成如圖循環(huán)過程(Ot31又AB和CD是絕熱過程：V吸放CDBApV1V2o又AB和CD是絕熱過程：V吸放CDBApV1V2o32例

1mol氧氣作如圖所示的循環(huán).求循環(huán)效率.解:QpVpV000等溫abc02VQQcaabbc例1mol氧氣作如圖所示的循環(huán).求循環(huán)效率.解:QpVp33二.卡諾循環(huán)

1824年法國的年青工程師卡諾提出一個(gè)工作在兩熱源之間的理想循環(huán)——卡諾循環(huán).給出了熱機(jī)效率的理論極限值；他還提出了著名的卡諾定理.二.卡諾循環(huán)34

卡諾循環(huán)是由兩個(gè)準(zhǔn)靜態(tài)等溫過程和兩個(gè)準(zhǔn)靜態(tài)絕熱過程組成.卡諾熱機(jī)WABCD低溫?zé)嵩碩2高溫?zé)嵩碩121TT>卡諾循環(huán)是由兩個(gè)準(zhǔn)靜態(tài)等溫過程和兩個(gè)準(zhǔn)靜態(tài)絕35理想氣體卡諾循環(huán)熱機(jī)效率的計(jì)算

A—B等溫膨脹

B—C絕熱膨脹

C—D等溫壓縮

D—A絕熱壓縮卡諾循環(huán)WABCD理想氣體卡諾循環(huán)熱機(jī)效率的計(jì)算A—B等溫膨脹卡36A—B等溫膨脹吸熱C—D

等溫壓縮放熱WABCDA—B等溫膨脹吸熱C—D等溫壓縮放熱WABCD37

D—A絕熱過程B—C

絕熱過程

所以WABCDD—A絕熱過程B—C絕熱過程所以WABCD38卡諾熱機(jī)效率

卡諾熱機(jī)效率與工作物質(zhì)無關(guān)，只與兩個(gè)熱源的溫度有關(guān)，兩熱源的溫差越大，則卡諾循環(huán)的效率越高.

卡諾熱機(jī)效率卡諾熱機(jī)效率與工作物質(zhì)無關(guān)39WABCD高溫?zé)嵩碩1卡諾致冷機(jī)卡諾致冷機(jī)（卡諾逆循環(huán)）卡諾致冷機(jī)致冷系數(shù)低溫?zé)嵩碩2WABCD高溫?zé)嵩碩1卡諾致冷機(jī)卡諾致冷機(jī)（卡諾逆循環(huán)40圖中兩卡諾循環(huán)嗎？討論圖中兩卡諾循環(huán)嗎？討41只與T1和T2有關(guān)與物質(zhì)種類、膨脹的體積無關(guān)提高高溫?zé)嵩吹臏囟痊F(xiàn)實(shí)些理論指導(dǎo)作用1)卡諾熱機(jī)效率只與T1和T2有關(guān)提高高溫?zé)嵩吹臏囟?/p>