第2节：卡诺定理课件.ppt

《第2节：卡诺定理课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第二节：卡诺循环（Carnotcycle）SadiCarnot(French,1790-1832)摄于1813年,时年是Ecole理工专科学校一年级学生.1824年发表论文“论火的动力”,提出热机效率有一个极限.1卡诺循环卡诺定理热力学第二定律指出热不能无条件的全部转换为功，那么热转变为功的极限为多少？与什么因素有关？法国工程师卡诺(Carnot)提出了卡诺循环，解决了这个问题。卡诺热机是一种工作在两个热源之间的理想热机。第二节：卡诺循环（Carnotcycle）2卡诺循环（Carnotcycle）1mol

2、理想气体的卡诺循环在pV图上可以分为四步：恒温可逆膨胀(A→B)、绝热可逆膨胀(B→C)、恒温可逆压缩(C→D)、绝热可逆压缩(D→A)。T1T1T2T23卡诺循环（Carnotcycle）所作功如AB曲线下的面积所示。过程1：等温（P1V1T1）可逆膨胀（P2V2T1）（A→B）4卡诺循环（Carnotcycle）所作功如BC曲线下的面积所示。过程2：绝热（P2V2T1）可逆膨胀（P3V3T2）（C→D）5卡诺循环（Carnotcycle）环境对体系所作功如DC曲线下的面积所示过程3：等温（P3V3T2）

3、可逆压缩到（P4V4T2）（C→D）6卡诺循环（Carnotcycle）过程4：绝热（P4V4T2）可逆压缩到（P1V1T1）（D→A）所作功如DA曲线下的面积所示7卡诺循环（Carnotcycle）整个循环：∴ABCD曲线所围面积为热机所作的功：Q1为体系所吸收的热，为正值Q2为体系所放出的热，为负值8卡诺循环（Carnotcycle）过程BC：过程DA：两式相除得到：根据绝热可逆过程方程式：T1T1T2T29卡诺循环任何热机从高温热源T1吸热Q1,一部分对外做功W,另一部分热Q2传给低温热源T2。∴卡诺

4、循环的热温商之和为0——这是卡诺热机的重要性质。定义：为热温商10卡诺定理卡诺定理：（1）工作在相同高温热源与低温热源之间的可逆卡诺热机，其效率相等，与工作物质无关。原因：卡诺循环热机效率公式表明卡诺热机效率只和高温热源T1和低温热源T2有关，没有出现工作物质相关的参数。（2）所有工作于同温热源和同温冷源之间的热机，其效率都不能超过可逆热机，即可逆热机的效率ηR最大。不可逆热机对外做功小于可逆热机，所以热机效率ηIR也相应变小。即：ηIR<ηR11卡诺定理写成数学表达式，在同样热源间进行的不可逆循环,不可逆

5、循环T≠Tamb卡诺循环的热温商之和等于零,与之相同热源的不可逆循环的热温商之和小于零.至此,可以用热温商之和来判断在两恒温热源间进行的循环过程可逆与否.那么,对任意循环过程呢?对任意过程呢?IR<R12卡诺定理卡诺定理的意义：（1）引入了一个不等号ηIR<ηR，原则上解决了化学反应的方向问题；（2）解决了热机效率的极限值问题。卡诺定理的推论:所有工作于两个温度一定的热源之间的可逆热机,其热机效率必相等,与工质或变化的种类无关.证明:以热机效率不等(假设)的两可逆机联合,其中热机效率低者逆转.结果同样违

6、反开尔文说法,可知假设为错误.13