卡诺循环.pptx
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1、大学物理电子教案大学物理电子教案循环过程与卡诺循环循环过程与卡诺循环3-3.1 循环过程循环过程 卡诺循环卡诺循环循环过程循环过程卡诺循环卡诺循环 热机发展简介热机发展简介 1698年萨维利和年萨维利和1705年纽可门先后发明了年纽可门先后发明了蒸汽机蒸汽机,当时蒸汽机的效率极低当时蒸汽机的效率极低,1765年瓦特进行了重大改进,年瓦特进行了重大改进,大大提高了效率大大提高了效率.人们一直在为提高热机的效率而努人们一直在为提高热机的效率而努力力,从理论上研究热机效率问题,一方面指明了提高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效率的方向,另一方面也推
2、动了热学理论的发展 .各种热机的效率各种热机的效率液体燃料火箭液体燃料火箭柴油机柴油机汽油机汽油机蒸汽机蒸汽机在在热热机机中中被被用用来来吸吸收收热热量量并并对对外外作作功功的的物物质质叫叫工工作作物物质质,简简称称工工质质。工工质质往往往往经经历历着着循循环环过过程程,即即经经历历一一系列变化又回到初始状态。系列变化又回到初始状态。2、特点:、特点:l若若循循环环的的每每一一阶阶段段都都是是准准静静态态过过程程,则则一一个个循循环环过过程程可可用用P-V图图上的一条上的一条闭合曲线闭合曲线表示。表示。l工工质质在在整整个个循循环环过过程程中中对对外外作作的的净净功功等等于于曲曲线线所所包包围
3、围的的面积。面积。l系统经过一个循环以后,系统的系统经过一个循环以后,系统的内能内能没有变化;没有变化;3-3.1 循环过程循环过程 卡诺循环卡诺循环一、循环过程一、循环过程1、定义:、定义:系系统统经经过过一一系系列列状状态态变变化化以以后后,又又回回到到原原来来状状态态的的过过程叫作热力学系统的程叫作热力学系统的循环过程循环过程,简称,简称循环循环。热力学第一定律热力学第一定律净功净功特征特征循环过程的特点:循环过程的特点:AB总吸热总吸热总放热总放热(取绝对值取绝对值)工质在整个循环过程中对外作的工质在整个循环过程中对外作的净功净功等于曲线所等于曲线所包围的面积。包围的面积。l沿顺时针方
4、向进行的循沿顺时针方向进行的循环称为环称为正循环正循环。l沿逆时针方向进行的循沿逆时针方向进行的循环称为环称为逆循环逆循环。二、热机和制冷机二、热机和制冷机1、循环过程的分类、循环过程的分类pVabcd正循环正循环pVabcd逆循环逆循环2、热机、热机l工工作作物物质质作作正正循循环环的的机机器,称为器,称为热机热机;l它它是是把把热热量量持持续续不不断断地地转化为功的机器。转化为功的机器。l如如:蒸汽机、内燃机蒸汽机、内燃机热机热机 :持续地将热量转变为功的机器:持续地将热量转变为功的机器.工作物质工作物质(工质):热机中被利用来吸收热量(工质):热机中被利用来吸收热量并对外作功的物质并对外
5、作功的物质 .高温高温热源热源低温低温热源热源正循环的特征:正循环的特征:一一定定质质量量的的工工质质在在一一次次循循环环过过程程中中要要从从高高温温热热源源吸吸热热Q1,对对外外作作净净功功W,又又向向低低温温热热源源放放出出热热量量Q2,并并且且工工质质回回到初态,内能不变。到初态,内能不变。工质经一循环:工质经一循环:W=Q1-Q2热机效率或循环效率:热机效率或循环效率:表示热机的效表示热机的效率率高温热源高温热源 T1低温热源低温热源 T2Q1Q2WT1 Q1T2 Q2泵泵|W|气缸气缸注意:注意:W和和Q均为绝对值均为绝对值W为工作物质对为工作物质对外所作的净功外所作的净功Q1为工作
6、物质吸收的为工作物质吸收的热量热量逆循环的特征:逆循环的特征:在一个循环中,外界作功在一个循环中,外界作功W,从低温热源吸,从低温热源吸收热量收热量Q2,向高温热源放出热量向高温热源放出热量Q1。并且工。并且工质回到初态,内能不变。质回到初态,内能不变。W=Q1-Q2制冷系数:制冷系数:表示制冷机的效率表示制冷机的效率高温热源高温热源 T1低温热源低温热源 T2Q1Q2W3、制冷机、制冷机工作物质作工作物质作逆循环逆循环的机器,它是通过外界对的机器,它是通过外界对系统做功,实现系统做功,实现把热量从低温热源(冷藏室)把热量从低温热源(冷藏室)抽到高温热源(室外环境)的机器。抽到高温热源(室外环
7、境)的机器。空调、冰箱空调、冰箱冰箱循环示意图冰箱循环示意图低温低温热源热源高温高温热源热源1423补充例题补充例题.1 mol 氦气经过如图所示的循环过程,氦气经过如图所示的循环过程,其中其中P2=2P1 ,V4=2V1 ,求求:(1).热机的效率热机的效率.1-2、2-3、3-4、4-1各过程中气体吸收的热量各过程中气体吸收的热量;解解:(1)由理想气体状态方程得)由理想气体状态方程得(2)全过程吸收的热量为)全过程吸收的热量为:全过程对外界作的功为全过程对外界作的功为:Q1是是指指在在一一个个循循环环过过程程中中的的总吸收热量!总吸收热量!补充习题补充习题:一个以氧气为工质的循环由等温、
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