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1、15.4 循环过程 卡诺循环,一、循环过程,准静态循环过程的描述,以蒸汽机为例,在整个循环过程中,系统对外做净功：,系统吸收的净热量：,整个循环过程的特征,循环过程回到原来状态后，系统的内能不变,从初态出发经过一个,根据热力学第一定律,准静态循环过程的P-V 图是一条闭合曲线,正循环：顺时针方向,逆循环：逆时针方向,在正循环过程中：,A1A2,系统从外界吸收净热量且对外做净功,在逆循环过程中： A1 A2 ,该闭合曲线所包围的面积,负功或外界对系统做净正功,逆循环又叫致冷循环，(电冰箱、冷空调等）,二、循环效率 致冷系数,1、热机效率（正循环的效率）,2、致冷系数,系统向外界放出净热量且对外做
2、净,整个过程,根据热力学第一定律,致冷机的效率用致冷系数表示,致冷系数,三、卡诺循环及其效率,卡诺循环是一种准静态循环，在循环过程中,工质只和两个恒温热源交换热量，它由四个分过,程组成。（两个等温过程，两个绝热过程。）,以下讨论以理想气体为工质的卡诺循环,工作过程为卡诺循环的热机称为卡诺热机,从高温热源吸收热量,Q1,Q2,A, bc 绝热膨胀,T1T2， V2 V3 , P2 P3，, cd 等温压缩,T2不变，V3V4，P3 P4，,向低温热源放出热量, da 绝热压缩,T2T1， V4 V1 , P4 P1，,Q1,Q2,A,T1,T2,(5)代入(3)得,理想气体卡诺循环效率,只与T1
3、和T2有关 与物质种类、膨胀的体积无关,提高高温热源的温度现实些,2 ) 理论指导作用,1 )卡诺热机效率,进一步说明,3)理论说明低温热源温度,说明热机效率,且只能,4)疑问：由热一定律，在循环过程中,如果,相当于把吸收的热量全作功。从能量转换看 不违反热力学第一定律，但为什么实际做不到？,热机循环不向低温热源放热是不可能的,热机循环至少需要两个热源,说明:必然还有一个独立于热力学一定律的定律存在。 这就是热力学第二定律。,且有,四、卡诺致冷机,卡诺热机作逆循环就叫卡诺致冷机,卡诺致冷机的制冷系数,P57.7、1mol氮气(视为理想气体)作如图所示的循环abcd，图中ab为等容（体）线，bc
4、为绝热线，ca为等压线，求循环效率：,解:,已知Pa=Pc=105帕,Pb=2105帕，Vc=3610-3m3,i = 5 , CV=5R/2, CP=7R/2, =7/5,bc是绝热过程,ab是等体过程,21.9,ca是等压过程,在整个循环过程中，系统从外界吸热和向外界放热。,此题若将bc过程改为等温过程，则结果如何？,7、在高温热源为127，低温热源为27之间工作的卡诺热机，对外做净功8000J。维持低温热源温度不变，提高高温热源温度，使其对外做净功10000J，若这两次循环该热机都工作在相同的两条绝热线之间，试求：(1) 后一个卡诺循环的效率；(2) 后一个卡诺循环的高温热源的温度。,解：,T1=273+127=400(K),T2=273+27=300(K),A=8000J, =A/Q1=1T2/T1,=1300/400=25%,Q1=A/ =8000/0.25=32000(J),Q2=Q1A=24000(J),(1) 据题意Q2=Q2=24000J,Q1= Q2+ A=Q2+ A=34000J, = A/ Q1,(2) 由=1T2/T1,得T1= T2/(1 )=425(K),或t1= T1273=425273=152C,=10000/34000=29.4%,A =10000J,
