5-2循环过程_卡诺循环

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循环过程--卡诺循环(四川农业大学大学物理)

p
b
a 净负正正功dd功功 c
O V1
V2
V
特征： Q净 A净 0
热机的循环:
从外界吸热—对外做功
T1
A
T2
实例：蒸汽机的循环
A净 A1 A2
Q净 Q1 Q2
效率: A净
Q吸
Q Q
1
2
Q 1
A2
Q 1 2
Q 1
Q1 A1
Q2
热机的能量转换:
从高温热源吸热 Q 1
p p2

p1
o

V1
V2
V V3
解：1-2:
E1

M

CV
(T2
T1)
5
5
2 R(2T1 T1) 2 RT1
A1

1 2
(
p2V2

p1V1 )

1 2
R(T2
T1)

1 2
RT1
p p2
p1
o

V1
V2
V V3
Q1 A E 3RT 1
2-3: 绝热膨胀 Q2 0
致冷机的循环：外界对系统做功 —— 系统向外界放热
T1 Q1
A=Q1-Q2 Q2 T2
实例：电冰箱
Q1 A
Q2
能量转换：
致冷系数： w Q2 A
从低温热源吸热
Q 2
（效果）
向高温热源放热
外界对系统做功 A （代价） Q1 Q2 A 注意：这里的Q2 仅是循环过程中系统从冷库吸收的热量 —— 衡量致冷的效力
T2 V
32 1 4

(2)循环过程

1
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

循环过程卡诺循环

P
Q放
逆循环
W
Q吸
o
V
例如：电冰箱、空调都属于致冷机。
1.工作示意图
致冷机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。
室外
高温热源T1
Q1
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。
致冷系数 e Q2 W
Q2
低温热源T2
室内
e Q2 W
各过程的内能增量、功、和热量；
②.热机效率。解：①
PA
AB为等温膨胀过程
T A T B 1300 K
E AB 0
C o 0.5
等温线
B 5 V (m 3 )
Q AB W AB
P
m' M
RTA
ln
VB VA
1 8.31 1300 ln 5 0.5
24874 J 吸热
o
BC为等压压缩过程
由能量守恒 W Q1 Q2
e Q2 Q2 W Q1 Q2
3.电冰箱工作原理
冷凝器
节流阀冰室
压缩机
冰箱循环示意图
四、供热。将其称为热泵。
高温热源T1
Q放
热泵
热泵是通过外界作
W
功，将低温源（室外）的热量泵到高温源（室内），与制冷机顺序相反。
CA为等容升压过程
C
B
Tc 300 K
o 0.5
5 V (m3 )
WCA 0
QCA E CA
m' M
CV
(TA
TC
)
QCA
ECA
1 5 8.31 (1300 2

大学物理第章卡诺循环

3、卡诺制冷机：逆循环
工质把从低温热源吸收的热量和外界对它所作的
功以热量的形式传给高温热源，其结果可使低温
热源的温度更低，达到制冷的目的。吸热越多，
P
外界作功越少，表明制冷机效能越好。则制冷系
p1
A 数：
制冷系数
Q1
Q2 Q2 T2
W Q1 Q2 T1 T2
p2
B
T1
制冷机的
1、卡诺循环
•概念：卡诺循环过程由四个准静态过程组成，其中两个是等温过程和两个是绝热过程组成。卡诺
循环是一种理想化的模型。
•分类正循环——卡诺热机逆循环——卡诺制冷机
2、卡诺热机：正循环卡诺热机的四个过程
W和Q均为绝对值！
P
AB：等温膨胀过程，体积由V1膨胀到V2，内能没有变化，系统从高温热源T1吸收的
器，称为热机；
它是把热量持续不断地转化为功的机器。
如:蒸汽机、内燃机
高温
低温
热源热机：持续地将热量转变为功的机器 . 热源
工作物质（工质）：热机中被利用来吸收热量并对外作功的物质 .
正循环的特征：
注意：W和Q均为绝对值
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W，又向低温热
A. 1200J, B. 45J, C. 400J, D. 2000J
P134，例题3-5
在400K和300 K高低温热源间工作的理想卡诺热
机，若每个循环气体对外作净功W=8000J，如果
维持低温热源的温度不变，提高高温热源的温度，
使其一个循环对外作的净功增加到W10000=‫׳‬J，
并且两次卡诺循环都工作在相同的两绝热过程之

热力学第二定律

s冷
q2 TL
热机：输出wnet s 0
siso
q1 TH
q2 TL
0
q1 q2 0 TH TL
R “=” IR “>”
t,R t,IR 同样q1wnet,R wnet,IR
不可逆使孤立系熵增大造成后果是机械能（功）减少
37
b) 高温热量低温
A :失q B : 得q
q
s A
TA
s B
w1a A wac B A C E G wc2 F G
17
w1ac2 w1a wac wc2
A (B A C E G) (F G) BCEFDF CEF
D C E w12
又 u12 u1ac2
所以 q12 u12 w12 q1ac2 u1ac2 w1ac2
绝热稳流开系：
稳流开系：
δm1 δm2 δm dSCV 0
s1 s2 δm δSf δSg 0
s2 s1 sf sg
sf 0 s2 s1 sg 0
? SCV 0 矛盾
s2 s1 0
例A140155 例A444277
34
二、孤立系统熵增原理
由熵方程
S
siδmi s jδmj Sf Sg
4）实际循环不可能实现卡诺循环，原因： a）一切过程不可逆； b）气体实施等温吸热，等温放热困难； c）气体卡诺循环wnet太小，若考虑摩擦，输出净功极微。
5）卡诺循环指明了一切热机提高热效率的方向。
10
二、逆向卡诺循环
制冷系数：
c
qc wnet
qc q0 qc
Tc s23
Tc
T0 Tc s23 T0 Tc
3）一切实际过程都不可逆，所以可根据熵增原理判别过程进行的方向；

热力学循环卡诺循环和效率

热力学循环卡诺循环和效率热力学循环：卡诺循环和效率热力学循环是指在一定条件下，热能的转化和热能与其他形式能量之间的相互转化循环过程。

其中，卡诺循环作为最基本的循环过程之一，被广泛应用于热力学研究和工程实践中。

本文将介绍卡诺循环的基本原理和效率计算方法，以及其在能源系统中的应用。

一、卡诺循环的基本原理卡诺循环是由两个等温过程和两个绝热过程组成的理想热力学循环。

在卡诺循环中，工作物质按照一定的路径在热源和冷源之间进行循环过程，从而完成热能的转化。

1.1 等温过程在卡诺循环中的两个等温过程是指工作物质与热源保持恒定的温度，并从热源吸收或放出一定的热量。

在这两个等温过程中，工作物质发生状态变化，能量转化为对外界的功或从外界获得的功。

1.2 绝热过程在卡诺循环中的两个绝热过程是指工作物质与外界没有热量交换，只是通过与外界进行机械作用来转化能量的过程。

在绝热过程中，工作物质发生状态变化，由于不与外界进行热交换，故在这两个阶段中不发生热量的传递。

二、卡诺循环的效率计算卡诺循环的效率是指在给定的热源温度和冷源温度下，能够将热能转化为对外界的最大功率的百分比。

卡诺循环的效率由卡诺功率公式计算得出，该公式为：η = 1 - Tc/Th其中，η为卡诺循环的效率，Tc为冷源温度，Th为热源温度。

从该公式可以看出，卡诺循环的效率只与温度有关，与具体工质无关。

三、卡诺循环的应用卡诺循环作为最理想的热力学循环，被广泛应用于能量系统中，特别是工程实践领域。

以下是卡诺循环在能源系统中的主要应用。

3.1 内燃机卡诺循环在内燃机中的应用是将燃料的化学能转化为对外界的功，从而实现动力输出。

内燃机通过对工质进行循环过程，将燃料的化学能转化为机械能，从而驱动车辆或机械设备的运转。

3.2 汽轮机汽轮机是利用蒸汽的压力和温度对涡轮进行机械作用，将热能转化为机械能。

在汽轮机内部，蒸汽按照卡诺循环的原理进行循环过程，从燃料燃烧所释放的热量中提取能量并转换为机械功。

5第五章热力学基础

第五章
热力学基础
第五章热力学基础
5-1 热力学第一定律及应用
5-2 循环过程卡诺循环
5-3 热力学第二定律
教学基本要求
一、理解准静态过程及其图线表示法. 二、理解热力学中功和热量的概念及功、热量和内能的微观意义，会计算体积功及图示. 会计算理想气体的定压和定体摩尔热容. 三、掌握热力学第一定律，能分析计算理想气体等体、等压、等温和绝热过程中的功、热量和内能的改变量.
m i dQV dE RdT M 2
摩尔定容热容: 在体积不变的条件下, 1mol 的理想气体温度升高（或降低）1K时吸收(或放出) 的热量. 1mol 理想气体 CV ,m
dQV dT
单位
J mol K
1
1
i 由 dQV CV ,mdT RdT 2 i 可得 CV ,m R 2 m 物质的量为的理想气体 M
以S表示活塞的面积，p表示气体的压强，dl Fdl pSdl
dW pdV
W
V2
1
p
dV
S
dl
V
pdV
p
1
功的大小等于在p-V图中曲线下的面积.
3. 准静态微元过程能量关系
p
2
dQ dE pdV
O V dV 1
V2
V
功的图示
p
p1
I
m Q p C p ,m (T2 T1 ) M
( E2 E1 ) p(V2 V1 )
m m CV ,m (T2 T1 ) R(T2 T1 ) M M m (CV ,m R )( T2 T1 ) M
可得 C p,m CV ,m R

§19.3 循环过程卡诺循环

注意：
A净 1 Q2
Q吸
Q1
w Q2 A
对一切循环适用
1 T2
T1 w T2
T1 T2
只对卡诺循环适用
说明：
卡
诺
1
T2 T1
（1）完成一次卡诺循环必须有温度一定的高温和低温热源
（2）卡诺循环的效率只与两个热源温度有关
（3）卡诺循环效率总小于1
（4）在相同高温热源和低温热源之间的工作的一切热机中，卡诺循环的效率最高。V2 V1M源自RT2lnV3 V4
M
RT1ln
V2 V1
T1 T2 T1
1 T2 T1
1 T2
T1
仅由T1 ,T2决定
T1 T2 0 1
提高途径，升高T1, 降低T2
2) 逆循环致冷系数
pp
等温过程：
2 1
Q1
A1
M
RT1ln
V2 V1
43
Q2
M
RT2ln
V3 V4
o
绝热过程：
（5）提高热机效率的途径 T1 或 T2 （提高 e :T1 ,T2 ）
练习1. 一卡诺机进行如图两个循环, 下列表述正确的是：
（1） 1 2 A1 A2
（2） 1 2 A1 A2
c
（3） 1 2 A1 A2
c
（4） 1 2 A1 A2
答案：（4）正确
练习2 将一台家用电冰箱视为理想卡诺致冷机，放在
T1 T2
T2 V
32 1 4
T1V2r1 T2V3r1 T1V1r1 T2V4r1
V2 V3 V1 V4
w Q2 Q2
M
RT2
ln
V3 V4

大学物理第 13 章第 3 次课 -- 卡诺循环

W净 Q1 Q2 Q净
Q1 为总吸热; Q2为总放热(取绝对值). 系统对外界做的净功不为零有两种情况: 净功大于零, 或净功小于零.
上海师范大学
2 /15
§13.5
循环过程卡诺循环
系统对外界做的净功不为零有两种情况: 净功大于零, 或净功小于零. 这两种情况分别对应着两种不同的过程, 即热机和致冷机.
二、热机和致冷机
1. 热机热机：利用工作物质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 .
热机的最早代表是蒸汽机. 1698年萨维利和1705年纽可门先后发明了蒸汽机, 当时蒸汽机的效率极低. p A 1765年瓦特进行了重大改进 , 大大提高了效率. c 世界上的第一次工业革命是以蒸汽机为代表的. W
1
V1 V
由绝热过程的 TV 1 即
常数
可得
TAV1
TBV2
;
TCV2
1
TDV1
1
TA V ( 2 ) 1 ; TB V1
TD V ( 2 ) 1 TC V1
由此可得
TD T A TC TB

TD TC TA TB

TD TA TC TB TA TB
p2 p4
T2 T1 T2 1 T1 T1
A
T1 T2
T1
(7)式表明, 卡诺循环的效率只由两个恒温热源的温度决定. 高温热源的温度T1越高, 低温热源T2的温度越低, 则卡诺循环的效率越高. 3. 卡诺逆循环
p3
D
W
T2
V2
B C
V3
o V1 V4
V

工程热力学：6第五章热力学第二定律

（5-3）
同样，逆向卡诺循环是最理想、经济性最高，但通常难以实现。
30
三种卡诺循环
T T1
制热
T0
制冷
T2
T1
动力
T2
s
31
四、多热源可逆循环
热源多于两个的可逆循环如右图所示。要使循环可逆，必须有无穷个热源和冷源，保持工质和热源间无温差换热。
此循环的平均吸热温度 T1 和平均放热温度 T2分别定义为：
属于“天上掉馅饼”，第三类无摩擦。
I.
违背热力学第一定律(热效率大于100％)。20世纪90年
代山东枣庄有人发明了一个“耗电12kW，可发电36kW”的
发电机，即为一例。类似专利申请美国专利局已有数以千计，
但尚无成功报道。
II.
违背热力学第二定律(热效率等于100％)。如果此类机
器能够制造成功，由于太阳能、地热能和海洋热能等的巨大，
汽车停止时摩擦产生热，但热消失时汽车能否行驶？
4
热力学第一定律
序言
能量之间数量的关系能量守恒与转换定律
不足之处：未表明能量传递或转化时的方向、条件和限度。
低温物体会吸热，温度逐渐升高；高温物体会放热，温度逐渐降低。但热量能否无条件的由低到高？
5
热力学第一定律
序言
能量之间数量的关系能量守恒与转换定律
第五章热力学第二定律
序言 5-1 热力学第二定律 5-2 可逆循环分析及其热效率 5-3 卡诺定理 5-4 熵参数、热过程方向的判据 5-5 熵增原理 5-6 熵方程 5-7 （火用）参数的基本概念热量（火用） 5-8 工质（火用）及系统（火用）平衡方程 5-9 热力学温标
目录
1

循环过程和卡诺循环

Q吸正循环
Q放
W
V
T1 T2
二、热机、热机效率
1.什么是热机把热能转换为机械能的装置称为热机，如蒸汽机、内燃机等。
A Qab
T1
D
o
W
B C
V
Qcd T2
2.工作示意图高温热源T1 工作物质从高温热源吸取热量，内能增加，通过对外作功使 Q吸内能减小，再通过向低温热源放热，系统内能进一步减小而回到热机 W 原来的状态。 Q放 3.热机效率在热机工作的一个循环过程低温热源T2 中，吸收的热量转化为机械功的百分比称为该热机的效率。 W 功和热的量值一般均指绝对值。由能量守恒 W Q吸 |Q放 |, Q

CV (T4 T1 )

12为绝热压缩过程
V T C
T1 V1 V2 1 T2 T4 V1 T3 V2
1
1
V T V T
34为绝热膨胀过程
1 1
1 2 1
1 1 2
V1 T3 V2 T4
例1
图中两卡诺循环
W1 W2
W1
W2
1 2 吗？
p
T3 W1
T1
p
T2
W1 W2
W2
T1
T2
o
1 2
V
o
1 2
2
V
等温线绝热线
例2：两个循环过程，过程1 1—2 1 等温、2—3 绝热、3—4 等压、 P 4—1 绝热。过程2 1—2 等温、 2—3’ 等容、3’—4等压、4—1 绝热。试比较哪个过程热机效率高。
V2 T1 V3 T2
D — A 绝热过程

热力学第二定律、表达式与方程

热力学第二定律、表达式和方程
■自发过程和非自发过程 ●自发过程
能够独立地、无条件地自动进行的过程。 ●非自发过程
不能独立地自动进行、而需要补充条件的过程。 ●自发过程属于不可逆过程，即自发过程的反向过程是非自发过程。
热力学第二定律、表达式和方程
2、热力学第二定律(second law of thermodynamics) ■克劳修斯说法从热量传递的方向性的角度提出：
功而不留下其他任何变化的热力发动机。即第二类永
动机(perpetual-motion engine of the second kind)是不
存在的。
●从热源吸收的热量不可能全部转化为功，即有一部分
要排向冷源，这也说明非自发过程的进行必须有自发
过程作为补充条件。
●“不留下其他任何变化”是指系统和外界都没有留下
环，由两个定温过程和两个定熵过程组成。定温吸热ab→绝热膨胀bc→定温放热cd→绝热压
缩da。
热力学第二定律、表达式和方程
■卡诺循环的热效率
●吸热量：q1
RgT1
ln
vb va
●放热量：q2
RgT2
ln
vc vd

定熵过程：T 1/T 2 T b/T c(vc/vb)k 1 v c v b
T 1/T 2 T a/T d (v d/v a)k 1
5-1 热力学第二定律
■热力学第一定律说明能量在传递和转化时的数量关系。
■热力学第二定律说明能量在传递和转化时的方向、条件和限度。
☆注意：必须同时满足热力学第一定律和热力学第二定律的过程才能进行。
热力学第二定律、表达式和方程
1、自然过程的方向性（1）功转化热 ●功可以自动地转化为热（摩擦生热）。 ●热不可以自动地转化为功。 ●功转化为热是不可逆过程。 ●耗散效应是造成过程不可逆的原因。（2）有限温差传热 ●热量可以自动地从高温物体传向低温物体。 ●热量不可以自动地从低温物体传向高温物体。 ●有限温差传热是不可逆过程。 ●存在有限温差是造热成力学过第程二不定律可、逆表达的原因。

热力学第二定律

第六章热力学第二定律5-1 设每小时能造冰m克，则m克25℃的水变成－18℃的水要放出的热量为25m+80m+0.5×18m=114m有热平衡方程得4.18×114m=3600×2922∴ m=2.2×104克=22千克5-2试证明：任意循环过程的效率，不可能大于工作于它所经历的最高热源温度与最低热温源温度之间的可逆卡诺循环的效率。

（提示：先讨论任一可逆循环过程，并以一连串微小的可逆卡诺循环过程。

如以T m和T n分别代表这任一可循环所经历的最高热源温度和最低热源温度。

试分析每一微小卡诺循环效率与的关系）证：（1）d当任意循环可逆时。

用图中封闭曲线R表示，而R可用图中一连串微笑的可逆卡诺循环来代替，这是由于考虑到：任两相邻的微小可逆卡诺循环有一总，环段绝热线是共同的，但进行方向相反从而效果互相抵消，因而这一连串微小可逆卡诺循环的总效果就和图中锯齿形路径所表示的循环相同；当每个微小可逆卡诺循环无限小而趋于数总无限多时，其极限就趋于可逆循环R。

考虑任一微小可逆卡诺循环，如图中阴影部分所示，系统从高温热源T i吸热Q i，向低温热源T i放热，对外做功，则效率任意可逆循环R的效率为A为循环R中对外作的总功（1）又，T m和T n是任意循环所经历的最高温热源和最低温热源的温度∴对任一微小可逆卡诺循，必有：T i≤T m，T i≥T n或或令表示热源T m和T n之间的可逆卡诺循环的效率，上式为将（2）式代入(1)式：或或（188完）即任意循环可逆时，其效率不大于它所机灵的最高温热源T m和最低温度热源T n 之间的可逆卡诺循环的效率。

（2）任意循环不可逆时，可用一连串微小的不可逆卡诺循环来代替，由于诺定理知，任一微小的不可逆卡诺循环的效率必小于可逆时的效率，即（3）对任一微小的不可逆卡诺循环，也有(4)将(3)式代入(4)式可得：即任意不可逆循环的效率必小于它所经历的最高温热源T m和最低温热源T n之间的可逆卡诺循环的效率。

2024版《大学物理》2循环过程卡诺循环[1]

目录•循环过程基本概念•卡诺循环原理及性质•卡诺定理与效率计算•实际应用：热机与制冷机设计原理•案例分析：卡诺循环在现实生活中的应用•总结回顾与拓展延伸循环过程基本概念热力学系统与环境热力学系统研究对象内大量粒子组成的宏观物体或物体系，与外界环境有能量和物质交换。

环境与系统发生相互作用的其他物体或物体系，通常视为无穷大热源或冷源。

状态参量与过程量状态参量描述系统状态的物理量，如体积V、压强p、温度T等。

过程量描述系统状态变化过程的物理量，如热量Q、功W等。

准静态过程与可逆过程准静态过程系统经历的过程非常缓慢，以至于在每一时刻系统都接近于平衡态。

可逆过程系统经历的过程可以逆向进行而不引起其他变化，即没有耗散效应。

ABDC循环过程系统从某一状态出发，经过一系列变化后回到初始状态的过程。

1. 周期性循环过程具有周期性，即每个循环周期内系统的状态变化相同。

2. 封闭性在循环过程中，系统与环境的总能量和物质交换保持平衡，即没有净能量或物质流入或流出系统。

3. 高效性理想的循环过程具有高效率，即系统输出的功或热量与输入的能量之比接近100%。

循环过程及其特点卡诺循环原理及性质030106050402定义：卡诺循环是一种理想化的热力学循环过程，由两个等温过程和两个绝热过程组成。

组成：卡诺循环由以下四个可逆过程组成等温膨胀过程绝热压缩过程等温压缩过程绝热膨胀过程卡诺循环定义及组成理想气体等温膨胀过程过程描述在等温膨胀过程中，理想气体从外界吸收热量，同时对外做功，体积增大，但温度保持不变。

热力学第一定律根据热力学第一定律，等温膨胀过程中吸收的热量等于对外所做的功。

绝热膨胀和压缩过程绝热膨胀过程在绝热膨胀过程中，气体与外界没有热量交换，体积增大，温度降低，同时对外做功。

绝热压缩过程在绝热压缩过程中，气体体积减小，温度升高，外界对气体做功，但气体与外界没有热量交换。

等温压缩和等温膨胀比较等温压缩过程在等温压缩过程中，气体体积减小，外界对气体做功，同时气体向外界放出热量，温度保持不变。

第五章热力学第二定律

16
5-3 状态参数熵及熵方程
三. 熵变的计算
1) 理想气体的熵变：已知初终态参数时，常采用第四章的公式计算。如：ds c p dT R dp
T p
2) 已知热量时：
δq ds T
注意：T是计算对象的温度，以它为主体确定热量正负
δQ dT 固体和液体的熵变：dS mc S T T
q
Tr
1 A2 T r

q
克劳休斯积分等式
1B 2 T r
的积分与路径无关，仅与初、终态有关必定是某个状态参数的全微分
q
Tr
ds dS
qrev
Tr

qrev
T
熵
Qrev
Tr

Q熵方程
注意：熵的定义式仅适用于可逆过程！物理意义：可逆过程中，熵变表征了工质与外界热交换的方向与大小。思考：熵的定义式 ds δqrev 由可逆过程导出，仅适用
1a 2 T r

q
2b1 T r
0

q
1a 2 T r
s2 s1
如1-a-2可逆，则：
1a 2 T r
q
综上：s2 s1 q ds q
Tr
热力过程的热力学第二定律表达式，利用该式判断过程是否可行、是否可逆！判断：熵增大的过程必为吸热过程；熵减小的过程必为放热过程；熵不变的过程必为可逆绝热过程。思考：不可逆过程中系统对外作功10kJ、放热5kJ，则熵变的正负？
二、逆卡诺循环
1. 过程：卡诺循环逆向进行
2. 经济性指标：
制冷系数： 1,c 供热系数： 2,c
小结： a. 逆向卡诺循环的经济指标仅取决于两热源温度，且随T1 的降低或 T2 的升高而升高； b. 逆卡诺循环的供热系数总大于1，而制冷系数理论上可>、=或<1，但由于(T1－T2)总小于T2，因此也大于1。

新热力学基础4循环过程和卡诺循环

别叫做热源与冷源）；（2）卡诺循环的效率只与两个热源的温度有关，高温热源的温
度愈高，低温热源的温度愈低，卡诺循环的效率愈大，也就是说当两热源的温度差愈大，从高温热源所吸取的热量Q1 的利用价值愈大；
（3）卡诺循环的效率总是小于1的（除非T。=0 K）。
几个实例
1、奥托循环: 理想化的汽油内燃机循环过程
将证明在同样两个温度T1和T2之间工作的各种工质的卡诺循环的效率都由上式给定，而且是实际热机可能效率的最大值。
应为理想气体温标所定义的温度。可证明，当用热力学温标表示两个热源的温度时，因为T1和T2是在求理想气体热量时引进的，卡诺循环的效率的表示仍为上式。
讨论：（1）要完成一次卡诺循环必须有高温和低温两个热源（有时分
转化为有用功。 U=0 ,净功A= Q1 - Q2
热机循环效率 (efficiecy of heat engine)
工质对外做的净功
h=
从高温热源吸的热
=
A ＝ 1－ Q 2
Q11
Q1
卡诺循环
1824年卡诺（法国工程师1796-1832）提出了一个能体现热机循环基本特征的理想循环。后人称之卡诺循环。
循环过程定义──系统从某一状态出发，经历一系列过程后又回到初态的全过程。循环过程图线表示法──过程所经历的每一个中间态都无限接近平衡态，该过程在P-V 图上为一个闭合曲线
箭头表示过程进行方向, 过程曲线包围的面积表示循环过程中系统对外所做的净
功。
正循环
P
a
b
d
c
V
泵
T1 Q1
T2 Q2
|A| 气缸
12：与温度为T1的高温热源接触，T1不变，体积

普通物理5.2循环过程卡诺循环PPT课件

可持续发展
在追求效率的同时，需要考虑能源的可持续性，减少对环境
的负面影响。
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总结词：等熵过程是卡诺循环中气体熵值保持不变的过程，气体被压缩，外界对气体做功。
等容过程
等容过程是卡诺循环的第三阶段，在这一过程中气体体积保持不变，不进行对外做功，同时也不从外界吸热或放热。
总结词：等容过程是卡诺循环中气体体积保持不变的过程，气体既不进行对外做功，也不从外界吸热或放热。
03 卡诺循环的效率分析
效率与温度的关系
高温热源温度
高温热源温度越高，卡诺循环的效率越高。
低温热源温度
低温热源温度越低，卡诺循环的效率越高。
04 卡诺循环的应用和意义
卡诺循环在热力学中的应用
热机效率的极限
卡诺循环揭示了热机的最高效率，为提高热机的效率提供了理论指导。
热力学第二定律的表述
卡诺循环是热力学第二定律的重要推论，它说明了热量自发地从高温向低温传递，而不是相反。
02 卡诺循环的工作原理
等温过程
等温过程是卡诺循环的第一阶段，在这一过程中气体从高温热源吸热，对外界做功，温度保持不变。
总结词：等温过程是卡诺循环中温度保持不变的过程，气体从高温热源吸热并对外界做功。
等熵过程
等熵过程是卡诺循环的第二阶段，在这一过程中气体压缩，外界对气体做功，但气体的熵值保持不变。
普通物理5.2循环过程卡诺循环 ppt课件
目录
• 卡诺循环简介 • 卡诺循环的工作原理 • 卡诺循环的效率分析 • 卡诺循环的应用和意义 • 结论与展望
01 卡诺循环简介
卡诺循环的发现和历史
01
卡诺循环由法国工程师尼古拉斯· 莱昂纳尔·萨迪·卡诺于1824年提出，是热力学中的一个基本理论。

循环过程卡诺循环

12
23
T V 1 TV 1
24
11
(V2 ) 1 (V3 ) 1
V
V
1
4
则 Q1 Q2
Q1
M M mol
R
T1
ln
V2 V1
M M mol
R
T2
ln
V3 V4
M M mol
RT1 ln
V2 v1
即 T1 T2 1 T2
T1
T1
7
（1）要完成一个卡诺循环，必须有高、低温两个热源；
相等。答 [D]
P
T1
T2
T3
0
V
两个循环曲线所包围的面积相等，只能说明两个循环过
程中所做净功相同，亦即A净＝Q1－Q2相同。
9
例7－6 气体经历如图所示的一个循环过程，在这个循环中，外界传给气体的净热量是________。
PN m2
40
10
01
V(m2) 4
40 104 1 90J
10
例7－7 一卡诺热机(可逆的)，当高温热源的温度为127℃、低温热源温度为27℃时，其每次循环对外做净功8000J，今维持低温热源温度不变，提高高温热源温度，使其每次循环对外做净功10000J。若两个卡诺循环都工作在相同的两条绝热线之间，试求：(1) 第二个循环热机的效率；
（2）卡诺定理可以证明，工作在相同高低温热源间的一切热机，以卡诺可逆机效率最高；
（3）卡诺循环效率只与两热源温度有关，因此提高热机效率的唯一有效途径是:提高高温热源的温度；
（4） T1≠∞,T2 ≠0，故不可能等于1或大于1。
２、卡诺机的致冷系数
e
Q 2
T 2

5-2循环过程_卡诺循环

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(2)循环过程

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2024版《大学物理》2循环过程卡诺循环[1]

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