(大学物理课件)5循环过程

1





1



V1



V2

a 吸气 排气
o V1

1 V2 V

§5.循环过程 / 例：奥托机

解：
23为等容吸热 过程
Q吸M mCV,m(T3T2)
41为等容放热 过程
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
W

室内

§5.循环过程 / 三、致冷系数

由能量守恒

Q2
W
W|Q1|Q2



Q2 W

Q2

| Q | Q

1

2

§5.循环过程 / 三、致冷系数

例：奥托机是德国物

理学家奥托发明的一

种热机，以其原理制 P 3

绝热线

造的发动机现仍在使 用。奥托机的循环曲

4

线是由两条绝热线和

2

两条等容线构成。 证明：热机效率为

o

0.5

5 V(m3)

E mC (TT)

M B C

V,m C

B

158.3 1(300 13)0 0207J75
2

§5.循环过程 / 例：奥托机

W B C P (V C V B )
m MR(TC TB)

PA

等温线 TA 1300K

1 8 .3 1 (30 10 3 ) 0C0

B

Tc 30K 0

②.热机效率。 P A 解：①

等温线

AB为等温膨

胀过程

C

TATB13K 00

EAB0

o 0.5

§5.循环过程 / 例：奥托机

B 5 V(m3)

QABWAB



m M

RTA

V ln B
VA

PA

等温线 TA 1300K

18.3 113 0ln 05 0.5

C

B

Tc 30K 0

248J7吸4热 BC为等压压缩过程

83J10

o 0.5

5 V(m3)

QBCM mCP,m(TCTB)

178.3 1(300 13)00 290J8放5 热
2
§5.循环过程 / 例：奥托机

或由热力学第一定律

QEW

PA

等温线 TA 1300K

Q BC 207 873510

290J85 放热

C

B

Tc 30K 0

CA为等容升压过程 o 0.5

CV ,m (T1 T4 )

P

3

m M

CV ,m (T3

T2 )

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

V 1TC V 2 1 T 1V 1 1 T 2

§5.循环过程 / 例：奥托机

V 2 1T1V 1 1T2 P

3
Βιβλιοθήκη Baidu
1

V1 T1

绝热线

5 V(m3)

WCA0
QCAECAM mCV,m(TA TC)

§5.循环过程 / 例：奥托机

QCAECA15 28.3 1(13 0300)0
207J75 吸热 一个循环中的内能增量为：
E E A B E B C E CA
0 20 7 27 05 7 0 75 经过一个循环内能不变。

②.热机效率
4

V2 T2

2

34为绝热膨胀过程 V 1 1T3V2 1T4

a 吸气 排气

1

1
V1 T4

o V1

V2 V

V2

T3

V1




1

T4

V2 T3



T1 T2

T4 T1 T3 T2

§5.循环过程 / 例：奥托机

1T4 T1 P 3

绝热线

T3 T2

4

1

1 V1

2

V2

a 吸气 排气

1

证毕

P

Q放

逆循环

W

Q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

高温热源T1

高温源中，使低温源温

Q1

度降低。 2.致冷系数

致冷机

W

如果外界做一定的功， 从低温源吸取的热量 越多，致冷效率越大。

Q2 低温热源T2

Q2
第五节 循环过程

一、几个概念
1.什么是循环过程 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。 2.准静循环过程
循环过程中每一个状态都是由热平衡 态构成的，这个过程为准静循环过程。
3.准静循环过程的特点 •经过一个循环，内能不变。
§5.循环过程 / 一、几个概念

二、热机效率
1.什么是热机 把热能转换成机械能的装置称为热机，
如蒸汽机、汽车发动机等。

2. 热机工作特点

P

•需要一定工作物质。

•需要两个热源。

•热机是正循环工作 的。

Q放 o

Q 吸 正循环 W V

§5.循环过程 / 二、热机效率

3.工作示意图 热机从高温热源吸 取热量，一部分转 变成功，另一部分 放到低温热源。
4.热机效率 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。

高温热源T1
Q1

热机

W

Q 2

低温热源T2

由能量守恒

WQ1|Q2|,

Q1| Q2 | 1 | Q2 |

Q 1

Q 1

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。

设计制作 干耀国
山东科技大学济南校区
§5.循环过程





1

|

Q放 |

Q吸

§5.循环过程 / 例：奥托机

Q 吸 Q AB Q C A20 7 27 45 8 47 564 J4

Q放QBC

290J85P A

等温线 TA 1300K



1

|

Q放 |

Q吸

1| 2908|5 45649

C

B

Tc 30K 0

o 0.5

5 V(m3)

0.363% 6
§5.循环过程 / 例：奥托机

讨论： V 2

o V1 称为压缩比

V2 V

V1

一般为8，如采用双原子分子气体为工作

§5.循环过程 / 例：奥托机

物质，在理想的情 况下，其热机效率 为：
1181.41
0 .5 6 5% 6
§5.循环过程 / 例：奥托机

例2：一热机以1mol双原子分子气体为工 作物质，循环曲线如图所示，其中AB为等 温过程，TA=1300K，TC=300K。 求①.各 过程的内能增量、功、和热量；