高二物理競賽循環(huán)過程 卡諾循環(huán)課件

1698年塞萊斯和1712年紐科門先后發(fā)明了蒸汽機，當時蒸汽機的效率極低.瓦特在1763～1781年期間對蒸汽機進行了重大改進，大大提高了效率.從理論上研究熱機效率問題，一方面指明了提高效率的方向，另一方面也推動了熱學理論的發(fā)展.各種熱機的效率液體燃料火箭柴油機汽油機蒸汽機§6-3循環(huán)過程卡諾循環(huán)火力發(fā)電廠外貌冷凝塔發(fā)電機水泵除塵器汽輪機傳送帶鍋爐空氣碾磨機煙筒水管噴射給水器火力發(fā)電廠結(jié)構(gòu)示意圖熱機的三個要素:熱機：持續(xù)地將熱量轉(zhuǎn)變?yōu)楣Φ臋C器.

工作物質(zhì)（工質(zhì)）：熱機中被利用來吸收熱量并對外做功的物質(zhì).1)工作物質(zhì)2)兩個或兩個以上溫度不同的熱源3)對外作功的機械裝置

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)的過程叫熱力學循環(huán)過程

.熱力學第一定律（取絕對值）凈功特征一、循環(huán)過程AC總吸熱總放熱1.正循環(huán)(熱機循環(huán))過程曲線沿順時針方向，系統(tǒng)對外作正功。循環(huán)效率：一次循環(huán)過程中系統(tǒng)對外做的功占它從高溫熱源吸熱的比率。在一正循環(huán)中,系統(tǒng)從高溫熱源吸熱Q1，向低溫熱源放熱Q2(Q2>0),系統(tǒng)對外作功AC2.逆循環(huán)（制冷循環(huán)）過程曲線沿逆時針方向，系統(tǒng)對外作負功.

循環(huán)曲線所包圍的面積等于循環(huán)過程中系統(tǒng)對外做的凈功。正循環(huán)A>0，逆循環(huán)A<0.

AC1423

例1

1mol

理想氣經(jīng)過如圖所示的循環(huán)過程，其中,求1—2、2—3、3—4、4—1過程中熱機的效率.解：分析吸熱與放熱過程1-2等體升壓，吸熱2-3等壓膨脹，吸熱3-4等體降壓，放熱4-1等壓壓縮，放熱14231423與工作物質(zhì)有關(guān)單原子剛性雙原子

在一循環(huán)中，若系統(tǒng)只和高溫熱源(溫度T1)與低溫熱源(溫度T2)交換熱量，這樣的循環(huán)稱卡諾循環(huán).二、卡諾循環(huán)

低溫熱源高溫熱源卡諾熱機

1824年法國的年青工程師卡諾提出一個工作在兩熱源之間的理想循環(huán)—卡諾循環(huán).給出了熱機效率的理論極限值;他還提出了著名的卡諾定理.1、卡諾熱機

以一理想氣體為工作物質(zhì)，計算卡諾循環(huán)的熱機效率?？ㄖZ循環(huán)由兩個等溫過程和兩個絕熱過程組成。A1423

1—2等溫膨脹

2—3絕熱膨脹

3—4等溫壓縮

4—1絕熱壓縮A14234與1在同一絕熱線2與3在同一絕熱線稱為閉合條件

－卡諾熱機效率

熱機至少要在兩個熱源間進行循環(huán)。從高溫熱源吸熱然后釋放一部分熱量到低溫熱源去，因而兩個熱源的溫度差才是熱動力的真正源泉.1)

卡諾熱機的效率只與T1、T2有關(guān)，與工作物無關(guān),與氣體的質(zhì)量無關(guān)，與P、V的變化無關(guān)。3)現(xiàn)代熱電廠中，高溫熱源溫度T1=900K，低溫熱源即大氣，T2=300K。由理論計算得出熱機效率

~65%，但實際上熱機效率

40%。其原因：是：非卡諾循環(huán)，有摩擦存在，過程非準靜態(tài)。討論2)

兩個熱源的溫差越大，熱機的效率越高。實際方法是提高高溫熱源的溫度T1

。

2、卡諾致冷機（卡諾逆循環(huán)）制冷循環(huán)工作物質(zhì)從低溫熱源吸收的熱量和外界對它所做的功全部以熱量的形式傳給高溫熱源。低溫熱源高溫熱源卡諾致冷機A14234

—3等溫膨脹

3—2絕熱壓縮2—1等溫壓縮

1—4絕熱膨脹A1423閉合條件

定義致冷系數(shù)

卡諾制冷機的制冷系數(shù)3）低溫熱源的熱量是不會自動地傳向高溫熱源的，要以消耗外功為代價。1）卡諾制冷機的制冷系數(shù)與工作物質(zhì)無關(guān)，只與兩個熱源的溫度有關(guān)。討論2）兩個熱源的溫差越小，卡諾制冷機的制冷系數(shù)越大。思考:由已知條件判斷圖中兩個卡諾熱機的效率是否相等。1）工作在相同高溫熱源和低溫熱源之間的兩個卡諾熱機，已知A1>A2卡諾熱機的效率可知兩個卡諾熱機的效率相等2）工作在不同高溫熱源和低溫熱源之間的兩個卡諾熱機，已知A1=A2卡諾熱機的效率可知兩個卡諾熱機的效率不等，且例1

如圖，MT為等溫線，MQ為絕熱線，則在AM,BM,CM三種準靜態(tài)過程中，問哪個過程溫度升高，哪個過程是吸熱過程？解：VPACOBMTQ