循环过程
(2)循环过程
准静态循环过程旳描述
以蒸汽机为例
高温热源（热库）
在整个循环过程中 系统对外做净功：
Q1
锅炉 蒸汽
A A1 A2
A2
泵
A1
系统吸收旳净热量： Q Q1 Q2
水 冷凝器
汽缸
整个循环过程旳特征 从初态出发经过一种
Q2
低温热源（冷库）
循环过程回到原来状态后，系统旳内能不变
E E2 E1 0
=1－300/400=25%
Q1=A/ =8000/0.25=32023(J)
Q2=Q1－A=24000(J)
0
a d Q2
Q1 b
c 15 V
(1) 据题意Q'2=Q2=24000J
P a'
A' =10000J
a
Q'1= Q'2+ A'=Q2+ A'=34000J
Q'1
b' Q1 b
∴ ' = A'/ Q'1
提高c
T1 T2
提升高温热源旳温度现实些
9
3)理论阐明低温热源温度
阐明热机效率 c 1
进一步阐明
T2 0 且有 T2 T1
且只能 c 1
热机循环不向低温热源放热是不可能旳
热机循环至少需要两个热源
4)疑问：由热一定律，在循环过程中,假如 1
相当于把吸收旳热量全作功。从能量转换看 不 违反热力学第一定律，但为何实际做不到？
阐明:必然还有一种独立于热力学一定律旳定律 存在。 这就是热力学第二定律。
10
四、卡诺致冷机
卡诺热机作逆循环就叫卡诺致冷机
卡诺致冷机旳制冷系数
循环过程：系统经过一系列状态变化过程以后,又回到原来状态的过程。 循环特征：系统经历一个循环之后,内能
在上述高温压缩气体中，用电火花或其他方式引起气
体燃烧爆炸，气体压强随之骤增，由于爆炸时间短促，
活塞在这一瞬间移动的距离极小，这 p
近似是个等体过程（图中过程cd）。
d
这一巨大的压强把活塞向右推动而作
功，同时压强也随着气体的膨胀而降 c 低，爆炸后的作功过程可看成一绝热
e
过程（图中过程de）。
p0
a
b
(1)吸入燃料过程
气缸开始吸入汽油蒸气及
c
助燃空气，此时压强约等于
e
1.0105Pa ，这是个等压过程
p0
a
b
（图中过程ab）。
O
V0
VV
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(2)压缩过程
活塞自右向左移动，将已吸入汽缸内的混合气体加以
压缩，使之体积减小，温度升高，压强增大。由于压缩较
快，汽缸散热较慢，可看作一绝热过程（图中过程bc）。 (3)爆炸、作功过程
亦即
Te
Td
Tb
Tc
V0 V
1
p
d
1
1
1
1 1
1
V V0
r
c
e
式中r= V/V0叫做压缩比。
p0
a
O
V0
b VV
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计算表明，压缩比愈大，效率愈高。汽油内燃机
的压缩比不能大于7，否则汽油蒸气与空气的混合气 体在尚未压缩至c点时温度已高到足以引起混合气体
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例题6-5 内燃机的循环之一——奥托循环。内燃机利 用液体或气体燃料,直接在气缸中燃烧,产生巨大的压 强而作功。内燃机的种类很多,我们只举活塞经过四 个过程完成一个循环(如图)的四动程汽油内燃机(奥 托循环)为例。说明整个循环中各个分过程的特征,并 计算这一循环的效率。
5.3 循环过程
É· ú Q2 ÉÉ 氨 É ÷° É 0 0 20 C 70 C 10atm É É É ÉÉ ÷ É ú
1
A外 A
Q1 Q2
Í Î µ Â È Ô ´
(ÉÉ É)
第5章 热力学定律
5.3 循环过程
第5章 热力学定律
5.3 循环过程
二卡诺循环 1824年，法国青年科学家卡诺 *
（N. L. S. Carnot, 1796 ~1832）发
第5章 热力学定律
5.3 循环过程
第5章 热力学定律
5.3 循环过程
2 逆循环 反时针方向的循环. 一般从低温热库吸热， 向高温热库放热
逆循环过程对应制冷机(refrigerator)
在P-V图
P
逆循环
V
第5章 热力学定律
5.3 循环过程
逆循环对应制冷机利用外界做功获得低温的机器.
Ｔ可调 高温热源 A
表了他关于热机效率的理论。为提 高热机效率指明方向。
第5章 热力学定律
5.3 循环过程
卡诺循环 由两条绝热线和两条等温线构成 (为双热源循环)
第5章 热力学定律
5.3 循环过程
卡诺循环的效率
高温热源 A 低温热源
P
a
Q1
Q2
b
c
d
O
V
第5章 热力学定律
5.3 循环过程 吸收热量
P
a
Q1
dQ 0
A
高温热源
低温热源
第5章 热力学定律
逆循环
制冷系数：
T可调 低温热源
Q2 Q2 w A Q1 Q2
第5章 热力学定律
5.3 循环过程
例:电冰箱的工作原理 ：氨 、氟利昂
热力学3 循环过程
§8.4 循环过程一.循环过程如果循环是准静态过程，在P –V 图上就构成一闭合曲线如果物质系统的状态经历一系列的变化后，又回到了原状态，就称系统经历了一个循环过程。
=∆E 1. 循环VpOⅡⅠ··12工质对外所作的净功，其值等于闭合曲线所包围的面积21A A A -=21>-=A A A 21Q Q A -=2. 正循环、逆循环正循环(循环沿顺时针方向进行)逆循环(循环沿逆时针方向进行)（系统对外作功）21Q A Q +=ⅠⅡQ 1Q 2ab V pO根据热力学第一定律，有021<-=A A A （系统对外作负功）正循环也称为热机循环逆循环也称为致冷循环··ⅠⅡQ 1Q 2ab VpO····热库热库冷库冷库二. 循环效率1212111Q Q Q Q Q Q A -=-==η在热机循环中，工质对外所作的功A 与它吸收的热量Q 1的比值，称为热机效率在制冷循环中，工质从冷库中吸取的热量Q 2与外界对工质作所的功A 的比值，称为循环的致冷系数2122Q Q Q A Q w -==热机的能流图2Q 1Q 2T 低温热源致冷机的能流图2T 低温热源1Q 1T 高温热源热机能流图制冷机能流图1T 高温热源2Q AA1 mol 单原子分子理想气体的循环过程如图所示。
(1) 作出p -V 图(2) 此循环效率解例求cab 600211632T (K ）V （10-3m 3）O2ln 600lnR V V RT A Q abab ===V （10-3m 3）OP （105R ）(2) ab 是等温过程，有bc 是等压过程，有750bc p Q C T Rν=∆=-(1) p -V 图abc300ca 是等体过程R p p V T T C E Q c a c a V ca 450)(23)(=-=-=∆=ν循环过程中系统吸热RR R Q Q Q ca ab 8664502ln 6001=+=+=循环过程中系统放热RQ Q bc 7502==00124.1386675011=-=-=RRQ Q η此循环效率一定量的理想气体经历如图所示的循环过程。
8.4 循环过程
位置
热力学基础
第一定律
定律 在等值、绝热过程
定律的应用 循环过程
第二定律
§8.4 循环过程
8.4.1 循环过程 1.概念 循环过程： 工作物质(工质)： p
2.特征 ①在p-V图中为一闭合曲线
(若是准静态过程)
② E 0
3.正循环与逆循环
O
(1)正循环
A净
V
①概念 ——沿顺时针 ②特点 ⅰ系统对外做的净功 A 0
M M mol CV,m (Tc Tb )
M M mol
5 2 R(Tc Tb )
5 2
V1
(
pc
pa
)
Abc 0
0 吸热
例
以双原子理想气体为工质的热机，过程如图
求：η
P(Pa)
c
解：
Qab
7 2
pa (V1
V2 )放热
Qbc
5 2 V1( pc
pa )吸热
Aab pa (V1 V2 ) Abc 0
(2)逆循环
ⅱA净=闭合曲线所围面积
①概念 ——沿逆时针 ②特点 ⅰ系统对外做的净功 A 0 (即外对系统做的净功>0)
4.为什么要研究循环 ●需求：如：不断地Q→A
ⅱA净值=闭合曲线所围面积
●可：正循环
§8.4 循环过程(一循环)
8.4.2 热机和热机循环
1.热机 持续地→Q吸收→A对外的机器 (如：蒸汽机)
Q放1 ：对1循环 abcda
1
1 T2 T1
1 27 273 127 273
25%
2
T2
又1
A净1 Q吸1
Q吸1
8000 25%
3 循环过程解读
1 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。 循环过程的重要特征： E 0 如果循环过程中各个分过 程都是准静态过程，这个 过程为准静态循环过程。
P
1 2
V1
准静循环过程可以在状态 图上用一个闭合曲线表示。 o
V2
V
循环曲线所包围的面积为系统做的净功。
1→2 等温膨胀过程， 吸热 Q1 = A= RT1 ln(V2/V1)
P
1
Q1
绝热
4
2 等温T1
绝热
3→4 等温压缩过程， 放热的大小为 Q2= RT2 ln(V3/V4)
1
Q2
3
等温T2 V
V1 V4 V2 V3
1
1、4两点在同一绝热线上, T1V1 T2V4 2、3两点在同一绝热线上, T V 1 T V 1 1 2 2 3 得
高温热源T1
Q1
热机效率
A Q1 Q2 Q1 Q1
热机
Q2
A
热机效率通常用百分数来表示 如果从高温源吸取的热量转变 成功越多，则热机效率就越大。
低温热源T2
逆循环
循环曲线逆时针，这 种循环叫做逆循环。 逆循环能量转化特征： 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。 逆循环对应致冷机循环
Q1
致冷机
Q2
低温热源T2 室内
A
例1 燃烧汽油的四冲程内燃机 中进行的循环过程叫奥托循环。
这一过程不是同一工质反 复进行的循环，但在理论 P 上研究这一过程的能量转 化时，总是用一定量的理 想气体的下述准静态循环 过程来代替：两条绝热线 和两条等容线构成准静态 循环过程。 证明：奥托机效率为：
大学物理(13.4.1)--循环过程
一、循环过程的定义及其特点1．定义：工作物质的状态经过一系列变化过程后，又回到原来状态的过程称为热力学系统的循环过程，简称循环。
2．特点：1）系统的内能没有变化 0=∆E 2）如果组成某一循环的各个过程都是准静态过程，则此循环过程可以用P —V 图上的一条闭合曲线来表示。
系统完成一个循环所做的净功等于P —V 图上循环过程曲线所围的面积。
二、循环过程的分类及其应用1．正循环：在P —V 图上按顺时针方向进行的循环过程。
热机：工作物质作正循环的机器。
1）工作原理：从高温热源吸收热量Q 1，一部分用来对外做功W ，一部分向低温热源放出热量Q 2（在计算中取正值）。
2）循环的效率：1211 Q Q Q W －＝＝η吸收同样多的热量，对外界作的功越多，表明热机把热量转化为有用功的本领越大，效率就越高。
2．逆循环：在P—V 图上按逆时针方向进行的循环过程致冷机：工作物质作逆循环的机器。
1）工作原理：从低温热源吸收热量Q 2，外界做功W ，向高温热源放出热量Q 1。
2）制冷系数：2122Q Q Q W Q e －＝＝三、卡诺循环1．卡诺循环1）定义：卡诺循环：两个等温过程和两个绝热过程组成的循环。
2）分类正循环——卡诺热机逆循环——卡诺制冷机2．卡诺热机的效率1）卡诺热机的四个过程中功、内能增量和热量（1）AB:等温膨胀过程，内能变化为零，吸收的热量全部用来对外做功12111ln V V RT M m Q W == （1）（2）BC 绝热膨胀过程：系统不吸收热量，对外所作的功等于系统减少的内能 )(21,2T T C Mm E W m V -=∆-= （2）（3）CD 等温压缩过程：内能变化为零，外界对系统做功等于向低温热源放出的热量 34223ln V V RT M m Q W ==-－ （3）（4）DA 绝热压缩过程：系统不吸收热量，外界对系统做功等于系统增加的内能 )(21,4T T C Mm E W m V -=∆=－ （4）把以上四式左、右两边相加得系统对外界所作的净功为⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=432121ln ln V V T V V T R M m W －总的内能变化 0＝E ∆从高温热源吸收的热量1211ln V V RT M m Q =向低温热源放出的热量4322ln V V RT M m Q =2）卡诺热机的效率由热机效率定义： 121432121ln ln11V V T V V T Q Q Q W -=-==η应用绝热方程const T V =-1γ得BC 过程 213112T V T V --=γγDA 过程 214111T V T V --=γγ两式相除得4312V V V V = 因而 121 T T －＝η——仅适宜卡诺热机3）说明：（1）要完成一个卡诺循环必须有个热源。
循环过程
锅炉
按卡诺循环计算：
C 1 273 30 64.5%
273 580
36 实际最高效率： %
发电机
冷凝塔
非卡诺循环、散热、摩擦等 原因：
12
2.卡诺逆循环的致冷系数：
取绝对值
Q2 Q2 T2 wC W Q1 Q2 T1 T2
取绝对值
100 5 1
若T1 = 293 K(室温),
C V
ＣＡ为等温过程E 0
WCA QCA 400 J
8
W =WAC WABC
WABC 500 J
卡诺循环（Carnot cycle ）
一、卡诺循环
卡诺循环：只和两个恒温热库传递热量并对外作 功的准静态、无摩擦循环。卡诺循环是由两个等 温过程和两个绝热过程组成的理想化循环。 不计摩擦、热损失及漏气，视为理想热机。
P
1
高温热库T1
Q1
绝热
4
2 等温T1
Q1
Q2
绝热
W Q1 Q2
Q2
卡诺循环
3
等温T2
V1 V4 V2 V3
V
低温热库T2 卡诺循环能流图
9
二、卡诺循环的效率
1→2 等温膨胀过程，吸热 Q1 = W= RT1 ln(V2/V1) 3→4 等温压缩过程，放热
P
1
Q1
绝热
4
2 等温T1
绝热
| Q2 | RT2 ln(V3 / V4 )
(3) 如果提高高温热源的温度，让热机仍工作在与 (1)相同的两条绝 热线之间，但每次循环净功比(1)增加20，求此时高温热源的温度。
W T2 0 W Q1 1500J 解 : (1) 1 25 0 Q1 T1 Q2 Q1 W 4500J T2 Q2 (2) w 3 Q1 8000 J w 3 T1 T2 Q1 Q2
循环过程简易知识点总结
循环过程简易知识点总结1. while循环while循环是最基本的一种循环形式，它允许程序重复执行一系列语句，直到条件不再满足为止。
while循环的语法通常如下：```while (条件) {// 循环体}```在这个例子中，条件是一个布尔表达式，如果条件为真，则执行循环体，然后再次检查条件。
如果条件为假，则循环结束，程序继续往下执行。
在使用while循环时，需要注意条件是否能够最终变为假，否则可能导致死循环的情况发生。
2. for循环for循环是另一种常用的循环形式，它允许程序按照一定的次数重复执行一系列语句。
for循环的语法通常如下：```for (初始化; 条件; 更新) {// 循环体}```在这个例子中，初始化是在循环开始前执行的语句，条件是每次循环前检查的布尔表达式，更新是在每次循环后执行的语句。
for循环的执行流程通常是：首先执行初始化；然后检查条件，如果条件为真，则执行循环体，然后执行更新，再次检查条件；如果条件为假，则循环结束，程序继续往下执行。
3. do-while循环do-while循环是一种后测试循环，它允许程序至少执行一次循环体，然后根据条件决定是否继续执行。
do-while循环的语法通常如下：```// 循环体} while (条件);```在这个例子中，循环体会至少执行一次，然后执行条件检查。
如果条件为真，则继续执行循环体，然后再次检查条件；如果条件为假，则循环结束，程序继续往下执行。
循环的应用循环在编程中有着广泛的应用，它可以用来处理诸如数组遍历、文件读取、数据处理等各种任务。
下面我们将介绍一些循环的常见应用场景。
1. 数组遍历循环可以用来遍历数组中的元素，实现对数组的一系列操作。
例如，可以使用for循环遍历数组，并对每个元素执行特定的操作：```int[] arr = {1, 2, 3, 4, 5};for (int i = 0; i < arr.length; i++) {// 对数组元素执行操作}```在这个例子中，for循环依次遍历数组arr中的每个元素，并执行指定的操作。
热学循环过程
V3 V
η 1 | Q2 Q1
|
1
m M m M
RT2
ln
V3 V4
RT1
ln
V2 V1
1
T2 T1
ln ln
V3 V4 V2 V1
1 T2 T1
卡诺热机的效率仅与高低温热源温度比值有关.
卡诺制冷机的制冷系数
p
若卡诺循环的方向相反, 即成为
卡诺制冷机.
Q1
m M mol
RT1ln
V2 V1
Q2
6.4.3 逆循环与致冷系数
逆循环过程中，工质从低温热源吸收热量 Q2 ( Q2 > 0 ), 循环 过程中 Q2 - |Q1| = - |A|，并向高温热源放出热量 Q1 ( Q1 < 0 ), 外界必须对工质作功.
致冷系数：
Q2 Q2
| A | | Q1 | Q2 从低温热源吸收的热量 Q2与外界作的功A之比.
|
Q2
|
A1
|
A 2
|
|
Q1
|
Q2
|
A 1
|
A2
6.4.2 正循环和循环效率 设工质从高温热源吸热 Q1，向低
温热源放热 Q2，对外作功 A.
能量转换关系 净吸热： Q1 | Q2 | 对外作功： A
内能增加: ΔE 0
(净功A为循环过程曲线所包围的面积)
高温热源T1
Q1
Q2 A Q1 Q2
——绝对零度不能达到原理
——热力学第三定律
循环的热效率公式η=1-q2/q1和η=1-T2/T1有何区别？各 适用什么场合？
有一可逆的卡诺机，它作热机使用时，如果工作的两热源的温度差愈 大，则对于作功就愈有利。当作致冷机使用时，如果两热源的温度差 愈大，对于致冷机是否也愈为有利？为什么？
循环过程
Q1= Q2+W
3
三、热机和热机循环
锅炉（高温热库）
T1 Q1
气
· p Ⅰ
Q1 a
W2 泵
缸 W1
b
Q2
·Ⅱ
T2 Q2
冷凝器（低温热库）
O
V
正循环(循环沿顺时针方向进行)
（系统对外作功）
正循环也称为热机循环
三、热机和热机循环 根据热力学第一定律，有
热机的
Q1
高温热源
Q1
热机
W
Q2
低温热源
四、制冷机和制冷循环
Q1
· p Ⅰ
Q1 a
热冷交凝换器器
节流阀
WA2
压缩机
冷库
W1
b
Q2
·Ⅱ
O
V
Q2
热学24
（系统对外作负功）
逆循环也称为致冷循环
四、制冷机和制冷循环 致冷机的致冷系数定义为：
Q2
W
Q2
Q1 Q2
致冷系数的意义：外界每消 耗一个单位的功能从低温热源 吸取多少热量。
循环反应, 破坏 O3 分子
一 、 循环过程
如果系统从某一平衡态开始，经过一系列的变化过
程，又回到初始状态，这样的周而复始的变化过程称
为循环过程，简称循环。
1( p1,V1,T1 ) ( pi ,Vi ,Ti ) 1( p1,V1,T1 )
循环过程的特征：内能不发生变化。p a
b
E 0
热力学第一定律 Q W
d
Q1
系统从外界吸收的总热量 o
Q2
系统放出的总热量（取绝对值）
c
V
Q Q1 Q2 W
系统对外所作净功
PDCA循环的四个环节8个步骤
PDCA循环的四个环节8个步骤PDCA循环是指计划（Plan）、实施（Do）、检查（Check）和行动（Act）的连续反馈循环过程。
它是一种广泛应用于管理和改进实践中的方法论。
PDCA循环包含了一系列的步骤，下面将详细介绍每个步骤。
第一步：计划（Plan）计划是PDCA循环的第一个环节，它是根据目标和需求制定行动计划的阶段。
在这一阶段，我们需要明确目标、确定需求、收集数据和制定计划。
具体步骤如下：1.设立目标：明确要达到的目标，确保目标是可量化和可衡量的。
2.确定需求：分析目标和需求之间的关联性，确定需要满足的要求。
3.收集数据：收集与目标和需求相关的数据，以支持后续的决策和行动。
4.制定计划：基于目标、需求和数据，制定具体的行动计划，包括时间表、责任人和资源等。
第二步：实施（Do）实施是PDCA循环的第二个环节，它是指执行计划并采取行动的阶段。
在这一阶段，我们需要按照计划进行工作，并记录执行的过程和结果。
具体步骤如下：1.执行计划：根据制定的计划进行工作，确保按照预期进行。
2.记录执行过程：记录执行的过程、方法和结果，以便后续分析和评估。
3.收集数据：继续收集与执行过程相关的数据，以评估执行的效果。
第三步：检查（Check）检查是PDCA循环的第三个环节，它是指评估执行结果和比较实际情况与计划之间的差异。
在这一阶段，我们需要收集和分析数据，并找出可能的问题和改进点。
具体步骤如下：1.收集数据：对实施过程和结果进行数据收集，包括实际执行情况和执行效果等。
2.分析数据：对收集到的数据进行分析，找出与计划之间的差异和可能存在的问题。
3.找出问题：根据分析结果，找出实施过程中存在的问题和改进的方向。
第四步：行动（Act）行动是PDCA循环的最后一个环节，它是指根据检查阶段的分析结果进行调整和改进的阶段。
在这一阶段，我们需要制定改进措施，并确保它们能够有效实施。
具体步骤如下：1.制定改进措施：根据检查阶段的分析结果，制定具体的改进措施和行动计划。
§13.5 循环过程 卡诺循环
(解毕)
Chapter 13. 热力作学者基：础杨茂田 §13. 5 循环过程
P
课堂练习 如图两个循环：abca及abda，则哪个循环对
应的热机效率高？
p
a
b
W (2p0 p0 )(2V0 V0 )
p0V0
o
W Q吸
2 13
100%
15
.4%
(解毕)
c d
V
Chapter 13. 热力作学者基：础杨茂田 §13. 5 循环过程
b Q吸
V
高温热源
Q放
W
致冷机
Q吸 低温热源
Chapter 13. 热力作学者基：础杨茂田 §13. 5 循环过程
P
例 电冰箱致冷系数 e＝9，若使 T 下降1℃/分钟，则压
缩机功率为多少？（设冰箱内食物的平均比热 c =3.0×
103J·kg-1·K-1，质量 m＝27 kg）
解：每分钟内工质要从冰箱内吸热：
Tb1Vb 1 TTc2Vc 1
Ta1Va 1 TTd2Vd 1
Vb Va
Vc Vd
p
pa
a
Q吸
pb
T1 b
pd
pc o
d W0
T2
c
Q放
V
Va Vd
Vb Vc
Q吸
RT1
ln
Vb Va
Q放
RT2
ln
Vd Vc
卡诺
1
Q放 Q吸
T1高恒温热源
Q吸
W
热机
Q放
凝 器
由于 : E 0
名词解释——循环过程
名词解释——循环过程循环过程：从流入热量来看，可将制冷系统分为定压、定温两个部分，这两个部分可以完全独立运行。
但由于各自运行时间不同，因此在换热器中积累的热量也就不同，这样就会产生内耗，降低了制冷效率。
若将它们串联起来使用，则可避免或减小内耗现象。
名词解释——循环过程：从流入热量来看，可将制冷系统分为定压、定温两个部分，这两个部分可以完全独立运行。
但由于各自运行时间不同，因此在换热器中积累的热量也就不同，这样就会产生内耗，降低了制冷效率。
若将它们串联起来使用，则可避免或减小内耗现象。
对于定压制冷系统而言，定温制冷系统也有这种内耗问题，所以需要选择两个独立的循环过程，两个循环过程分别带走两个独立的制冷循环所吸收的热量。
所以一般定温循环是由定压制冷循环和定温加热循环组成，并且分别采用定温循环和定压制冷循环进行分别控制。
循环过程还包括循环动力和循环净热量。
制冷系统的循环动力主要指定压制冷循环过程中蒸发压缩机和冷凝压缩机等机械的消耗功率，循环净热量主要是指蒸发压缩机、冷凝压缩机等机械从外界获得的热量。
在定温制冷循环中，当冷却水与冷冻水之间达到热交换平衡后，循环动力即只是加热冷冻水用的电功率。
在定压制冷循环中，由于冷凝压缩机所需的电功率比蒸发压缩机所需的电功率大，因此必须另设一套加热装置，用于加热冷凝压缩机冷凝管和冷却水所需要的电功率。
因此，在定压制冷循环中的循环动力要比在定温制冷循环中的循环动力大得多。
2、提高制冷效率的途径。
通常可通过下述几方面来提高制冷效率： 1、尽可能地缩短或延长各级间的气体接触时间； 2、提高传热面上的表面传热系数和材料导热系数；3、提高换热器的传热效率；4、合理选用制冷剂、润滑油和冷冻水；5、提高冷凝器、蒸发器及管道的表面传热系数。
三、变频空调器能效比比较高，运行效果好，使用寿命长，安装方便，性价比高，适合广大家庭使用。
四、家用分体式空调器采用全新风结构，经过了充分的技术准备，并已获得专利权。
循环过程
大学物理热力学第7讲循环过程循环过程: 系统经历了一系列状态变化过程以后,又回到原来状态的过程.蒸汽机的工作原理循环特征: 经历一个循环过程后, 内能不变.0Δ=EaIb 为膨胀过程: bIIa 为压缩过程: 净功:bIIa aIb >−=W W W 结论: 在任何一个循环过程中, 系统所做的净功在数值上等于p –V 图上循环曲线所包围的面积.aIbW bIIaW −a II I p bb p a a 气体做功:循环过程的分类:正循环: 在p –V 图上循环过程按顺时针进行.逆循环: 在p –V 图上循环过程按逆时针进行.热机: 工作物质作正循环的机器.制冷机: 工作物质作逆循环的机器.设: 系统吸热Q 1, 系统放热Q 2循环过程的热力学第一定律:WQ Q =−21WQ Q =−放吸Q W 在一次循环过程中, 工作物质对外作的净功与它从高温热源吸收的总热量之比.Ø热机效率热机效率吸Q W =η制冷过程: 外界作功W , 系统吸热Q 吸,放热Q 放.吸放Q Q W −=制冷系数:吸放吸吸Q Q QW Q −==εØ制冷系数W例题 3.2×10 -2kg 氧气作ABCD 循环. A →B 和C →D 都为等温过程, 设T 1 = 300 K , T 2 = 200 K , V 2V 2V 1V 解: 121ln V V RT M m W Q AB AB ==)(25Δ12T T R M m E Q BC BC −==吸热放热212ln V V RT M m W Q CD CD ==DA DA E Q Δ=吸热放热)(2521T T R M m −=DA AB CD AB Q Q W W Q W ++==1η)(25ln ln ln 21121212121T T V V T V V T V V T −++=%15=。
循环过程
V2
d a 等容放热 Q2 CV (Td Ta )
c＝1－
Td Tc
Ta Tb
d
a V1 V
§2.4.2 Carnot循环
c＝1－
Td Tc
Ta Tb
绝热过程方程
pc
V1 1Ta V2 1Tb
b
V1 1Td V2 1Tc
o
V1 1 Td Ta V2 1 Tc Tb
V2
Td Tc
Q1
工质
W
Q2
低温热库
做功是目的，从高温热源吸热是必要的代价
§2.4.2 Carnot循环
热机效率是否存在极限？ 热机效率是否与工作物质有关？
蒸汽机极为重要，其用途将不断 扩大，而且看来注定要给文明世 界带来一场伟大的革命。
Sadi Carnot
1824 年发表《关于火的动力以及 专门产生这种动力的机器的见解》 ,提出了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。
的装置。
低温热源：工质向其中放出热量的装置。
§2.4.1 热机工作原理 循环过程
热机工作过程就是工质从高温热源吸热， 增加内能，然后对外做功，使部分内能转 化为机械能，另一部分内能释放给低温热 源。经过一系列过程，工质又回到原来的 状态。
§2.4.1 热机工作原理 循环过程
循环(过程)：热力学系统从某一状态出发，经历一
c d 绝热膨胀 (V3,Tc ) (V1,Td )
d a bc
等容放热 (V1,Td ) (V1,Ta ) o 等压膨胀吸热 Q1 Cp (Tc Tb )
V2
c
d
a
V3 V1
V
d a 等容降压放热 Q2 CV (Td Ta )
5循环2013.
放热
吸热
p
A
T1=300K
RT1
ln
V2 V1
RT2
ln
V1 V2
RT1
ln
V2 V1
R
5 2
(
T1
T2
)
B D
T2=200K C
15%
V1
V2 12 V
1 mol双原子分子理想气体作如图的可逆循环过 程，其中1－2为直线，2－3为绝热线，3－1为等 温线．已知T2 =2T1，V3=8V1 试求：
V
蒸汽机 8%
世界先进水平：汽油机 40% 柴油机 60%
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 .
三、制冷机循环
1.工质作逆循环的机器--------制冷机
高温热源
Q1
W 制冷机
Q2
低温热源
p
Q1
W 0
Q2
v
2. 工作原理：外界对系统作功W ，系统从低温 热源吸热Q2 ，向高温热源放热Q1
V
•逆循环：制冷机循环 (W净<0) P
P-V图上为逆时针方向
V
二、热机循环
1.能完成正循环的机器--------热机。
2. 工作原理：从高温热源吸收热量Q1 ，对外 作功W，同时向低温热源放热Q2
高温热源
Q1
W
热机
P
Q1
W 0
Q2
低温热源
Q2
V
热机组成：工作物质、高温热源（锅炉）、低温 热源（冷凝器、大气）
原因：非卡诺，非准静态，有摩擦。
(大学物理课件)5循环过程
Q1
Q1
1
热机效率通常用百分数来表示。
§5.循环过程 / 二、热机效率
三、致冷机
致冷机是逆 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。
P
Q放
逆循环
W
பைடு நூலகம்Q吸
o
V
例如：电冰箱、空调都属于致冷机。
§5.循环过程 / 三、致冷系数
1.工作示意图
室外
致冷机是通过外界作功 将低温源的热量传递到
Q放M mCV,m(T1T4)
P3
绝热线
4 2
a 吸气 排气
1
o V1
V2 V
§5.循环过程 / 例：奥托机
热机效率
1
|
Q放 |
Q吸
1
m M
CV ,m (T1 T4 )
P
3
m C (T T )
M V ,m 3
2
2
绝热线
4
1 T4 T1 T3 T2
12为绝热压缩过程
a 吸气 排气
o V1
1 V2 V
EAB0
o 0.5
§5.循环过程 / 例：奥托机
B 5 V(m3)
QABWAB
m M
RTA
lnVB VA
PA
等温线 TA 1300K
18.3 113 0ln 05 0.5
C
B
Tc 30K 0
248J7吸4热
o
BC为等压压缩过程
0.5
5 V(m3)
m EBCMCV,m(TCTB)
158.31 (300 13)0 0207J75
V 1 T C V 2 1 T 1V 1 1 T 2
名词解释——循环过程
名词解释——循环过程循环过程也叫可逆过程，是指在同一周期中能进行两次以上相互代替的过程。
常见的反馈有前馈、反馈和负反馈三种类型。
反馈又称负反馈，如果输入大于输出，则反之。
名词解释——循环过程我们知道，一个周期由若干个状态变量组成，若干个状态变量是一个复合变量。
例如：对于一个有n个状态变量的过程而言，它的循环过程是从初始状态（ 0）到第i个状态变量（ x），再从第j个状态变量（ y）回到初始状态（ 0）。
或者说，它是由一系列的状态转移和改变构成的。
我们先来看一下循环过程的特点。
1）每一个状态都有它自己独立的信息，即对这个过程的任何一个控制点，我们可以用n个独立的状态变量去描述它的过程。
它的反面过程就是等温过程。
2）控制点只影响当前的过程，它不会影响过去和未来的状态，对过去和未来的过程无影响。
其实，为了便于叙述，我们把反馈作为反馈类型的特例，因为它也是单向的，与上面循环过程的描述正好相反，所以叫负反馈，以区别于上面循环过程的情况。
简言之，就是指输出量和输入量之间的关系，当输出量增加时，会使输入量减少，当输入量增加时，会使输出量减少。
它在动态控制中广泛存在，它在过程控制中应用较多。
因此，我们用它来表示控制系统的动态特性。
对于理想的闭环控制系统，在开环传递函数中引入负反馈，便可以完全抵消死区效应；但在开环中没有引入负反馈，就不可能完全抵消死区效应。
如果负反馈的作用是提高系统的稳定性，那么，就必须是正反馈，也就是说，要使系统的输出量不断增大，才能使系统维持平衡。
3）设计具有完备的正反馈环路，并使得对每一个过程调节器的输入一输出作用都经历两个反馈过程，反馈总是单向的，不可以交叉。
正反馈和负反馈是互相联系的，他们都是在外界对系统进行干扰的情况下产生的。
比如：在反馈控制系统中，增大系统的干扰作用，系统会导致干扰信号的放大，从而导致过程调节器输入端的增大。
相反，当干扰作用增强时，干扰信号的反向传递又会使调节器的输入端减小，从而导致过程调节器输出端增大。
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温过程 , 设T1 = 300 K , T2 = 200 K , V2 = 2pV1. 求循环效率.
解:
QAB
W AB
m RT ln V2 M 1 V1
吸热
A T1=300K
QBC
ΔE BC
m M
5 2
R
(T2
T1 )
放热
BDBiblioteka QCDW CDm M
RT 2
ln
V1 V2
放热
T2=200K C
15% QDA
ΔE DA
m M
5 2
R
(T1
T2 ) 吸热
V1
W
WAB WCD
T1
ln
V2 V1
T2
ln V1 V2
V2
Q1
QAB QDA
T1
ln V2 V1
5 2
(T1
T2 )
V
Va
Vb V
结论: 在任何一个循环过程中, 系统所做的净功在数值上 等于p –V 图上循环曲线所包围的面积.
循环过程的分类:
正循环: 在p –V 图上循环过程按顺时针进行 . 逆循环: 在p –V 图上循环过程按逆时针进行 . 热机: 工作物质作正循环的机器.
制设冷: 系机统: 工吸作热物Q质1 ,作系逆统循放环热的Q机2 器. 循环过程的热力学第一定律: Q1 Q2 W
大学物理
热力学
第7讲 循环过程
循环过程: 系统经历了一系列状态变化 过 程以后,又回到原来状态的过程.
循环特征: 经历一个循环过 程后, 内能不变.
ΔE 0
蒸汽机的工作原理
气体做功:
aIb 为膨胀过程: WaIb
p a
bIIa为压缩过程: WbIIa
pa
I
净功:
II
pb
b
W W aIb W bIIa 0
➢ 热机效率 W
在一次循环过程中, 工作物质对 外作的净功与它从高温热源 吸 收的总热量之比.
W
Q吸
Q 吸 Q放 W
热机效率
W 1 Q放
Q吸
Q吸
➢ 制冷系数 W
制冷过程: 外界作功W, 系统吸热 Q吸,放热Q放.
W Q放 Q吸
制冷系数:
Q吸 Q吸
W Q放 Q吸
例题 3.210 -2 kg 氧气作ABCD循环. AB和C D都为等