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1、作业：3-5、3-7、3-8 3.1 循环过程 3 循环过程 卡诺循环 3.2 理想气体的卡诺循环及效率 3.2 奥托循环及效率 1 沿顺时针方向进行的循环称为 正循环或热循环。 沿反时针方向进行的循环称为 逆循环或制冷循环。 3 3 循环过程循环过程 卡诺循环卡诺循环 3.1 循环过程 2 正循环的特征： 一定质量的工质在一次循环过程中要从高温热 源吸热Q1，对外作净功|A|，又向低温热源放 出热量Q2。而工质回到初态，内能不变。如热 电厂中水的循环过程（示意如图）。 实用上，用效率表示 热机的效能以 表示 T1 Q1 T2 Q2 泵|A| 气缸 Q1、Q2、|A|均表示数值大小。 工质经一
2、循环 |A|= Q1-Q2 3 3.2 理想气体的卡诺循环及效率 ab：从热源吸收热量为 : bc：绝热膨胀， 吸热为零。 cd：向热源放热为: da ：绝热压缩，吸热为零。 PV图 O p V Va a pa 绝热线 等温线 pb pC pd VbVcVd b c d Q2 Q1 4 在一次循环中，气体对 外作净功为 |A|= Q1-Q2 高温恒温热源 低温恒温热源 热机 热机效率为: 由绝热方程 b c、d a 理想气体卡诺循环 的效率只与两热 源的温度有关 5 高温恒温热源 低温恒温热源 热机 (2) 效率只决定于两个热源的温度; (3) 效率总是小于1的. 9 卡诺致冷机:循环方向ad
3、 c b a 致冷系数:定义为 卡诺致冷机 压缩机 低温吸热 高温放热 高压液体 高压气体 节流过程 O p V Va a pa pb pC pd VbVCVd b c d Q2 Q1 10 例题1.有一卡诺致冷机,从温度为-10oC的冷藏室吸取 热量,而向温度为20oC的物体放出热量.设该致冷机所 耗功率为15kW,问每分钟从冷藏室吸多少热量? 解:据题意 T1 = 293K,T2 =263K, 则 压缩机每分钟做功 A=1510360=9 105 (J) 每分钟从冷藏室吸取热量为 Q2=A =9 105 263/30=7.89 106 (J ) 讨论:每分钟向高温物体放出热量为 Q1= Q
4、2 +A=8.79 106 (J ) 11 进进 气气 阀阀 排排 气气 阀阀 活活 塞塞 点点 火火 装装 置置 奥奥 托托 热热 机机 VVV Pd b e 0 c a 奥奥 托托 循循 环环 点点 火火 装装 置置 吸 气 VVV Pd b e 0 c a 奥奥 托托 循循 环环 点点 火火 装装 置置 吸 气 VVV Pd b e 0 c a 奥奥 托托 循循 环环 点点 火火 装装 置置 吸 气 VVV Pd b e 0 c a 奥奥 托托 循循 环环 点点 火火 装装 置置 吸 气 VVV Pd b e 0 c a 奥奥 托托 循循 环环 点点 火火 装装 置置 吸 气 VVV P
5、d b e 0 c a 奥奥 托托 循循 环环 点点 火火 装装 置置 吸 气 VVV Pd b e 0 c a 奥奥 托托 循循 环环 点点 火火 装装 置置 吸 气 VVV Pd b e 0 c a 奥奥 托托 循循 环环 点点 火火 装装 置置 吸 气 VVV Pd b e 0 c a 奥奥 托托 循循 环环 点点 火火 装装 置置 吸 气 VVV Pd b e 0 c a 奥奥 托托 循循 环环 点点 火火 装装 置置 吸 气 VVV Pd b e 0 c a 奥奥 托托 循循 环环 点点 火火 装装 置置 压 缩 VVV Pd b e 0 c a 奥奥 托托 循循 环环 点点 火火
6、装装 置置 压 缩 VVV Pd b e 0 c a 奥奥 托托 循循 环环 点点 火火 装装 置置 压 缩 VVV Pd b e 0 c a 奥奥 托托 循循 环环 点点 火火 装装 置置 压 缩 VVV Pd b e 0 c a 奥奥 托托 循循 环环 点点 火火 装装 置置 压 缩 VVV Pd b e 0 c a 奥奥 托托 循循 环环 点点 火火 装装 置置 压 缩 VVV Pd b e 0 c a 奥奥 托托 循循 环环 点点 火火 装装 置置 压 缩 VVV Pd b e 0 c a 奥奥 托托 循循 环环 点点 火火 装装 置置 爆 炸 VVV Pd b e 0 c a 奥奥
7、托托 循循 环环 点点 火火 装装 置置 作 功 VVV Pd b e 0 c a 奥奥 托托 循循 环环 点点 火火 装装 置置 作 功 VVV Pd b e 0 c a 奥奥 托托 循循 环环 点点 火火 装装 置置 作 功 VVV Pd b e 0 c a 奥奥 托托 循循 环环 点点 火火 装装 置置 作 功 VVV Pd b e 0 c a 奥奥 托托 循循 环环 点点 火火 装装 置置 作 功 VVV Pd b e 0 c a 奥奥 托托 循循 环环 点点 火火 装装 置置 作 功 VVV Pd b e 0 c a 奥奥 托托 循循 环环 点点 火火 装装 置置 作 功 VVV P
8、d b e 0 c a 奥奥 托托 循循 环环 点点 火火 装装 置置 作 功 VVV Pd b e 0 c a 奥奥 托托 循循 环环 点点 火火 装装 置置 排 气 VVV Pd b e 0 c a 奥奥 托托 循循 环环 点点 火火 装装 置置 排 气 VVV Pd b e 0 c a 奥奥 托托 循循 环环 点点 火火 装装 置置 排 气 VVV Pd b e 0 c a 奥奥 托托 循循 环环 点点 火火 装装 置置 排 气 VVV Pd b e 0 c a 奥奥 托托 循循 环环 点点 火火 装装 置置 排 气 VVV Pd b e 0 c a 奥奥 托托 循循 环环 点点 火火
9、装装 置置 排 气 VVV Pd b e 0 c a 奥奥 托托 循循 环环 点点 火火 装装 置置 排 气 VVV Pd b e 0 c a 奥奥 托托 循循 环环 点点 火火 装装 置置 吸 气 VVV Pd b e 0 c a 奥奥 托托 循循 环环 点点 火火 装装 置置 吸 气 VVV Pd b e 0 c a 奥奥 托托 循循 环环 点点 火火 装装 置置 吸 气 例题2.内燃机的循环之一奥托(N.A.Otto)循环,内燃 机利用气体或液体燃料直接在汽缸中燃烧,产生巨大 的压强而做功.奥托循环如图所示(abcdeba).试分析 各分过程的特征,并计算其效率. 解:(1)ab等压膨胀
10、(吸入燃料) O p V V0 ap0 V b c d e Q2 Q1 (2) bc绝热压缩(升温) (3) cd爆炸(等体吸热);de 做功(绝热) (4) eb汽缸开口降压;ba排气 含有吸气排气的过程不能看做循环过程,但bcde可 当做以空气作为工作物质的循环过程.其中bc、de均为 绝热过程.吸热在cd过程,放热在eb过程. 49 等容过程(cd)吸热 汽缸开口放气(eb)放热 效率: 再利用两个绝热过程的过程方程 O p V V0 ap0 V b c d e Q2 Q1 二式双方相减后解出 50 二式双方相减后解出 代入得内燃机效率: 讨论:压缩比越大,内燃机效率越高,汽油内燃机 r
11、7 . 取 r7 ,空气=1.4,则 51 热力学研究方法观测试验总结研究对象热运动 研究内容理论根据能量转换与守恒定律 热力学第一定律： 热力学 第二定律 两种表述 卡诺定理 第二定律 的数学表示 热力学基本方程 第二定律统计表述 玻尔兹曼公式 熵的微观意义 适用于宏观、 有限、孤立系统 应用 理想气体 等值过程绝热过程多方过程 泊松方程 真实气体 熵增加原理或 第二定律熵表述 熵变的计算 效率制冷系数 52 2-7 试说明下列各函数式的物理意义（f(u)是麦克斯韦 速率分布函数） 为平衡态下的气体分子出现在u速率附近单位速率间 隔中的分子数占总分子数的比率，或者说在u附近单 位速率间隔中的几率。 为平衡态下气体分子出现在速率u 附近du速率间隔中,分子数占总分子 数的百分比。 平衡态下气体分子出现在速率u 附近du速率间隔中分子数。 为平衡态下分子速率在u 1到u2 速率间隔中分子数占总分子数 的百分比。 53 为平衡态下分子速率在u 1到u2 速率间隔中的分 子数。 无明确的物理意义。 为平衡态下分子速率在u 1到u2 区间的所有分子速率 之和。 为平衡态下分子速率 在u 1到u2 区间的分 子平均速率。 54 作业：3-5、3-7、3-8 3.1 循环过程 3 循环过程 卡诺循环 3.2 理想气体的卡诺循环及效率 3.2 奥托循环及效率 55
