8-5循环过程,卡诺循环.ppt

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1、1.什么是循环过程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。2.准静循环过程若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。3.准静循环过程的特点经过一个循环，内能不变。循环曲线为闭合曲线。一循环过程1循环曲线所包围的面积为系统做的净功。4.正循环：正循环循环曲线顺时针。正循环热机3.准静循环过程的特点一循环过程系统吸热，对外做正功；返回时，系统放热，对外做负功；循环面积为正值。2逆循环逆循环循环曲线逆时针。系统吸热，对外做正功；返回时，系统放热，对外做负功；循环面积为负值。制冷机4.逆循环：一循环过程二热机把热能转换成机械能的装置称为热机，如蒸

2、汽机、汽车发动机等。3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.41.热机工作特点：需要两个热源。热机是正循环工作的　　　　。热机高温热源低温热源AB热力学第一定律特征总放热（取绝对值）净功总吸热需要一定工作物质。52.热机效率热机高温热源低温热源AB各种热机的效率液体燃料火箭柴油机汽油机蒸汽机61423P227例11mol氦气经过如图所示的循环过程，其中p2=2p1,V4=2V1，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.解:热量根据图所示和气态方程，可得p2=2p1，V2=V1；p3=2p1，V3=2V1；p4=p

3、1，V4=2V1则有：T2=2T1，T3=4T1，T4=2T1，71423一个循环吸收的热量T2=2T1，T3=4T1，T4=2T1，则可得已知1mol氦气，p2=2p1,V4=2V181423一个循环吸收的热量净功效率1mol氦气，p2=2p1,V4=2V19一个循环吸收的热量或求放热效率1mol氦气，p2=2p1,V4=2V110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.11进气阀排

4、气阀活塞点火装置3.奥托热机奥托机是德国物理学家奥托发明的一种热机，以其原理制造的发动机现仍在使用。播放动画13空气标准奥托循环：是用一定质量的空气（理想气体）进行的准静态循环过程。奥托机的循环曲线是由两条绝热线和两条等容线构成。3.奥托热机a1→2绝热压缩；2→3等体吸热；3→4绝热膨胀；4→1等体放热。14奥托循环效率可见空气标准奥托循环的效率决定于压缩比。a为压缩比汽油内燃机的压缩比不能大于7，否则还未压缩到2状态时，空气和汽油的混合气的温度就已升高到燃点。r＝7时，γ＝1.4，η＝55%。实际汽油机的η＝25%。15逆循环1.循环曲线逆时针。系统吸热，对外做正功；返回时，系统放热，对外

5、做负功；循环面积为负值（W＜0）。三制冷循环过程致冷机高温热源低温热源2.制冷机－热泵是逆循环工作的，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。16节流阀压缩机冰室电冰箱工作原理冷凝器Q吸Q放173.致冷机致冷系数AB致冷机高温热源低温热源18卡诺循环是由两个准静态等温过程和两个准静态绝热过程组成.四卡诺循环低温热源高温热源卡诺热机A12341824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;他还提出了著名的卡诺定理.19W12341→2等温膨胀吸热V1↑→V2，Q12＝W122→3绝热过程V2↑→V3，Q23＝0，T1↓

6、→T2四卡诺循环20W12343→4等温压缩放热V3↓→V4，－Q34＝－W344→1绝热过程四卡诺循环1→2等温膨胀吸热2→3绝热过程21W1234理想气体卡诺循环热机效率1→2等温膨胀吸热3→4等温压缩放热∴22W1234∵2→3，绝热过程4→1绝热过程∴有理想气体卡诺循环热机效率23得⑵卡诺热机效率与工作物质无关，只与两热源温度有关。⑶热机效率不能大于1或等于1，只能小于1。⑴热机工作原理：热机经历一个正循环后，从高温热源吸热，一部分用于对外作功，另一部分则向低温热源放出热量。讨论：如果大于1，W＞Q吸则违反了能量守恒定律。理想气体卡诺循环热机效率24⑶热机效率不能大于1或等于1，只能小

7、于1。如果大于1，W＞Q吸则违反了能量守恒定律。要么T1→∞，这是不能实现的.因此热机效率只能小于1。如果为1则要么T2＝0，但现在的技术还不能达到绝对0K；得讨论：五　理想气体卡诺循环热机效率25⑷提高热机效率的方法。使T2/T1越小越好，但低温热源的温度T2为外界大气的温度不宜人为地改变，只能提高高温热源温度T1。日本开发出陶瓷发动机，其良好的绝热性能可保持高温热源的温度。得讨论：五　理想气体