(2)循环过程..
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热力学第二定律
热机在最理想的情况下，也不能把所吸收的热全部
转化为功，而有一个限度（极限）。η＜1（η≠1）
2、卡诺循环
（1）设想由四个可逆步骤构成。 （汽箱中物质的量为1m膨胀：曲线AB段
从高温热源T2吸 热Q2， 作功W1；
ΔU=0 Q2 = -W1=RT2ln(V2/V1)
结论：热传递的自发过程具有不可逆性。
（2）热功转化的方向性： ① 功可以完全变为热，而不引起其他变化 —自发过程(经验所得）；
② 热不可能完全变为功，而不引起其他变化
—非自发过程(经验所得）。
例1 重物推动活塞，活塞带动涡轮转动，活塞和涡轮与
水摩擦生热，功完全变为热；逆过程不可能自动实现。 即热完全变为功而不产生任何影响是不可能的。
2、克劳修斯不等式和熵增原理
（1）不等式：
掌握
卡诺定理
δQ1 / T1 +δQ2 / T2 ≤ 0
熵导出中推广了可逆情况，即∑（δQr / T）= 0 或 ∮（δQr / T）= 0 对任何不可逆过程可同样推广，即 ∑（δQ / T ）＜ 0 或 ∮（δQ / T）＜ 0
综合得： ∑（δQ / T ）≤ 0
（2）证明：见P55
在两个热源之间有卡诺热机R 和任意热机I 设ηI> ηR 则有：W/ > W 据能量守恒定律有：|QI /|< Q1| 从W/中取出W对热机R作功驱 动其反转，从低温热源取出Q1 转入到高温热源
结果是：高温热源没有任何变化；低温热源损失了 |Q1|- | Q1/|热；环境得到W/ –W功。
（见P52 图2.2 卡诺循环 ） ↑
↓
D（T1、V4、P4 ）a,r←C（T1、V3、P3 ）T,r
（3）结果分析：
热力学第二定律 4
101325Pa
101325Pa
ΔS1 ΔH1
ΔS3 ΔH3
1mol H2O(l)
1mol H2O(s)
T2 = 273K ⎯可⎯逆⎯相变⎯Δ⎯S2 ⎯Δ⎯H2 → T2 = 273K
101325Pa
ln V 2 V1
= 19 . 1 J ⋅ K − 1
2.单纯变温过程
∫ ∫ 恒容 ΔV S =
变温：
2 ⎜⎛ δQr ⎟⎞ = 1 ⎝ T ⎠V
T2 dU T T1
∫ ===== = T2 nCv,mdT
T1
T
Cv ,m为常数
nC v , m
ln
T2 T1
∫ ∫ 恒压
变温：
ΔpS
=
2 ⎜⎛ δQr ⎟⎞ 1 ⎝ T ⎠p
∫ (∑
δQ T
)A→B
<
B⎜⎛ δQ ⎟⎞ A⎝ T ⎠r
= SB − S A = ΔS
任意不可逆循环图
A ⎯不⎯可⎯逆过⎯程→ B B ⎯可⎯逆⎯过⎯程→ A
∑(
δQ T ) A→B
≤ ΔS
< 不可逆 = 可逆
——克劳修斯不等式 热力学第二定律的数学表达式
∑(
δQ ) ≤ ΔS T
< 不可逆 若过程的熵变大于该过程的热 = 可逆 温商之和，该过程不可逆；若过
隔离系统
ΔS隔离 ≥ 0
> 不可逆或自发 = 可逆或平衡
2. A 判据
A = U −TS
封闭, Wf=0 恒温、恒容
ΔAT ,V ≤ 0
&l H −TS
封闭, Wf=0 恒温、恒压
ΔGT ,P ≤ 0
<自发 = 平衡
第14课 循环结构(二) 课件(共15张PPT)五下信息科技浙教版(2023)
谢谢聆听！
INTERNET OF THINGS
请写出流程图。
二、认识条件循环
空调制冷的连续计算流程图如下：
通过对条件f-t>0是否 成立进行检测，如果条件 成立，就重复执行循环体， 如果条件不成立，就停止 执行循环体。
三、比构造循环结构的算法，使用 场合和控制方式各不相同。
练习
尝试用条件循环的方式改写1—100连加的代码，并比 较两种不同版本代码的优劣。
第14课 循环结构（二）
学习内容
1.计次循环。 2.条件循环。 3.计次循环和条件循环的异同。
探究
怎样用循环结构来表示1—100连加的计算过程?怎样用循 环结构来表示空调连续计算的过程?
建构
循环结构可以分成计次循环和条件循环两种不同的形式 。
一、认识计次循环
计次循环用于事先能够确定循环体需要重复执行次数的场合。 如操场上连续跑10圈的过程，是一个明确执行次数的循环过程 ，可以用自然语言描述如下：
一、认识计次循环
下面的代码是计算1—100连加的和，是通过计次循环来实现的 。
试一试
在Python解释器上输入代码并执行，观察执行结 果。思考：在1—100连加的代码中，循环体是什么? 每一个循环过程，循环体执行怎样的操作?i的值发生 怎样的变化?
二、认识条件循环
通过判断循环体执行的条件是否成立来实现的循环控制 结构，称为条件循环。如果条件成立，就循环，如果条件不 成立，就停止循环。空调制冷的连续计算就是一个条件循环 的过程。
第五章 热力循环——热力学第二定律
dSsys
QR
T
由于传热δQR而引 起体系熵的变化
我们称
QR
T
为随
QR热流产生的熵流。
熵流定义：dS f δQR /T
功源熵变为零，因此功的传递不会引起熵的流动。
(2) 熵产dSg
dSsys≥δQ/T
Δ等S式g>0dS，sys 不 可QT R 逆 dS过g 积程分
Ssys
Q 0
Q
T
S g
dS g ——熵产生Δ，Sg由=0于，过可程的逆不过可程逆性引起的熵变。
普：对物质没限制，适用于任一物质
5.4 水蒸气动力循环
1. 卡诺循环
T (R)
WS (R) QH
QH QL QH
1 QL QH
以水蒸气为工质的卡诺循环示意图：
2
T
1 TL TH
QH 锅
透 WS ,Tur
TH 1
2
平
炉
W S ,Pump
3
冷凝器 QL
TL
4
3
1 水泵
4
6
5S
图1 卡简诺单的循蒸环汽动各力步装骤置的能量图平2 衡T—和S图熵上平的卡衡诺式循环
过程的不可逆程度越大，熵产生量也越大；熵产生永远
不会小于零。 ΔSg<0，不可能过程
5.2 熵
2. 熵平衡式
熵流 S f (Q T )
物流入
mi si
i
in
敞开体系
S g SA
物流出
m jsj
j
out
W
敞开系统熵平衡示意图
熵平衡的一般关系式：熵流+熵入+熵产-熵出=熵积累
dSopsys dt
第四章热力学第二定律
无限可转换能—机械能，电能
能量转换方向性的 实质是能质有差异 部分可转换能—热能
T T0
不可转换能—环境介质的热力学能
能质降低的过程可自发进行，反之需一定条件—补偿过 程，其总效果是总体能质降低。
q1 q2 wnet
代价
q2 T1 T2
q2
T2 T1
代价
wnet q1 q2
二.热力学第二定律的实质和表述
衡量制冷循环经济性的工作系数称为制冷系数，即
q2 q2 制冷系数可以大于1， w q1 q2 等于1或者小于1
衡量热泵的经济性的工作系数称为供热系数，即
/ q1 q1
供热系数总是大于1
w q1 q2
/ q1 q1 q1 q2 q2 1
w q1 q2
q1 q2
第二节 热力学第二定律 （Second law)
三、两种说法的等价性
克劳修斯说法：不可能把热从
1.违反克劳修斯说法 必然违反开尔文说法
低温物体传到高温物体而不 引起其它变化。
开尔文说法：不可能从单一
高温热源T1
热源取热，使之完全变为有 用功，而不引起其它变化。
Q1
WB
AW Q2
Q2 Q1>Q2
低温热源T2
A－违反Clausius表述 B－Carnot热机
把热能转化为机械能的循环叫正向循环，也叫热 机循环或动力循环，它使外界得到功。
热源
Q1
热机
Q2
冷源
W Q1 Q2
2、逆循环（counterclockwise direction cycle):
把热量从低温热源传给高温热源的循环叫逆 向循环，分为制冷循环和热泵循环，它消耗外界 的功。
卡尔文循环的过程的简述 -回复
卡尔文循环的过程的简述-回复什么是卡尔文循环？卡尔文循环是一种理想化的热力循环，通常用于描述用于驱动热力机的循环过程。
该循环由四个主要的热力学过程组成：加热、膨胀、冷却和压缩。
在卡尔文循环中，工质通过这些过程循环流动，以转化热能为机械能。
这种循环可以应用于各种热能转化设备，如发电厂中的蒸汽轮机。
卡尔文循环的过程步骤如下：1. 加热过程（过程1到过程2）：在这个阶段，工质通过热交换器从外部吸热。
工质从过程1到过程2的过程中，其体积保持不变，但温度会升高。
2. 膨胀过程（过程2到过程3）：在这个过程中，工质被输入到一个活塞式膨胀机或涡轮机中。
通过工质的膨胀，其体积会增加，压力会降低。
这个过程发生在与冷源接触的地方，从而使工质的温度下降。
3. 冷却过程（过程3到过程4）：在这个过程中，工质通过热交换器与冷源接触，从而使其进一步冷却。
这个过程中，工质的体积保持不变，但温度会进一步降低。
4. 压缩过程（过程4到过程1）：在这个过程中，工质被输入到压缩机中，并通过压缩使其体积减少，增加压力。
这个过程是从冷源回到加热源的过程，使工质再次回到初始状态。
以上是卡尔文循环的基本步骤，然而实际应用中往往还存在其他复杂的过程，如过热和凝结过程。
卡尔文循环在实际应用中的变体也有很多，例如蒸汽轮机、汽轮机和内燃机等。
在这个循环中，工质从一个能量源（例如燃煤发电厂中的燃煤锅炉）吸热，并在膨胀机或涡轮机中执行功。
然后通过与冷源接触，释放未能转化为机械能的余热。
最后，压缩机将工质再次送回加热源，准备下一次循环。
卡尔文循环是一种经济高效的能量转化过程，被广泛应用于发电厂和其他热能转化设备中。
与卡尔文循环相对的是斯特林循环和奥特循环等其他循环。
通过改变循环中的参数和过程，可以优化能量转化效率，提高系统性能。
因此，对于工程师和科学家来说，深入了解卡尔文循环是非常重要的。
2020届高三地理复习考点分析：水循环的过程和主要环节及地理意义
2020届高三地理复习考点分析：水循环的过程和主要环节及地理意义一、考试内容(1)水循环的过程和主要环节(2)水循环的地理意义二、考查方式选择题和非选择题形式均会出现。
主要通过区域图、水循环示意图、流域图等考查水循环的环节、人类对水循环的影响、河流的水文特征和水资源的合理利用等。
三、考点分析1．水循环的过程和主要环节水循环的过程是指水在陆地、海洋、大气之间的转变；环节是指实现水的循环运动的途径，主要包括降水、蒸发(蒸腾)、径流、水汽输送等。
2．水循环的地理意义(1)联系四大圈层，并进行能量交换和物质转移。
(2)联系各种水体，使水资源不断更新。
(3)塑造了多种地表形态。
四、考点训练鄂毕河发源于阿尔泰山脉西南坡，自东南向西北流再转北流，纵贯西西伯利亚平原，最后注入北冰洋喀拉海鄂毕湾。
下图为鄂毕河水系图。
据此回答1—2题。
1．关于鄂毕河的描述，正确的是A．水位季节变化小 B．流速快，含沙量大C．有凌汛、春汛和夏汛 D．流量大，航运发达2．鄂毕河流域降水较少，但流量丰富，主要原因是A．上游落差大，水势汹涌 B．流域沼泽广布，支流众多C．流域气候寒冷，蒸发弱 D．地势低平，大量海水倒灌某游客在云南丽江的游记中写到：“束河古镇依山傍水，青龙河横贯古镇，从河边拾阶而上，来到百步之外的三眼井，这是利用地下涌泉修建的3个水潭，当地纳西族对3个水潭的用途进行了严格限定，取饮用水、淘米洗菜和洗衣等，必须在指定水潭。
”3个水潭如图所示。
据此完成3—4题。
3．与相邻的青龙河河水比较，三眼井的水体A．更新速度快B．水位变化大C．含沙量较低D．水源易污染4．推测三眼井A．补给水源来自青龙河B．涌泉出水口在Ⅰ潭潭底C．Ⅱ潭用于居民饮用水D．Ⅲ潭用于淘米洗菜“泾渭分明”在历史上一直存在争议，《诗经》中有“泾以渭浊”，故有人认为在春秋时代是“泾清渭浊”。
唐诗中杜甫有“浊泾清渭何当分”（渭清泾浊）。
历代至今，都有人实地考察，然而泾渭变迁，清浊难辨。
解释水循环的过程。
解释水循环的过程。
水循环是自然界中水分的不断循环。
它是地球上水的持续循环，通过蒸发、凝结、降水和流动等过程实现。
水循环的过程可以简单地分为以下几个步骤：
1. 蒸发：当太阳照射到地球上的水面、湖泊、河流或植物叶片
上时，水会蒸发成水蒸气。
蒸发是水从液态转变为气态的过程。
2. 凝结：当水蒸气遇到冷空气时，会凝结成小水滴或冰晶体。
这个过程称为凝结。
凝结过程中会形成云、雾或霜等。
3. 降水：当水滴或冰晶体积聚到一定程度时，它们会从云中下
降到地面，形成降水。
降水形式多样，包括雨、雪、雾、露等。
4. 流动：降水在地面上形成水体，如河流、湖泊、地下水等。
这些水体会通过流动，如河流的水流进入大海、湖泊的水蒸发等，
再次参与到蒸发和凝结的过程。
水循环是地球上维持水资源平衡的重要过程。
它不仅使地球上的水得到再利用，还起到调节气候的作用。
水循环的过程中还涉及到大气、地表、地下和生物等多个领域的相互作用。
希望以上对水循环过程的解释对您有帮助。
大学物理第三章热力学第一定律第四章热力学第二定律
B C AD
氮气 氦气
35
B C AD
氮气 氦气
解： 取（A+B）两部分的气体为研究系统， 在外界压缩A部分气体、作功为A的过程 中，系统与外界交换的热量 Q 0
Q E ( A) 0
36
B
氮气
C
AD
氦气
系统内能的变化为
E E A E B
5 E B RTB 2
内能：态函数,系统每个状态都对应着一定内能的数值。 功、热量：只有在状态变化过程中才有意义，状态不 变，无功、热可言。
9
五、热力学第一定律
1. 数学表式 ★ 积分形式 ★ 微分形式
Q E A
dQ dE dA
10
2. 热力学第一定律的物理意义 （1）外界对系统所传递的热量 Q , 一部分用于 系统对外作功，一部分使系统内能增加。 （2）热一律是包括热现象在内的能量转换和守恒 定律。
m i E RT M2
m i i m E RT R T末 T初） （ M2 2M
i dE RdT 2
8
注意 ：
10 作功和传热对改变系统的内能效果是一样的。 （要提高一杯水的温度，可加热，也可搅拌）
20 国际单位制中，功、热、内能单位都是焦耳（J）。 （1卡 = 4.18 焦耳) 30 功和热量都是系统内能变化的量度,但功和热本身不 是内能。
绝热线
斜 率
PV C1
dP K 绝热 dV
P V
26
K 绝热 同一点 P0，V0，T0 斜率之比 （ ） K 等温
P0 K绝热 V0 P0 K等温 V0
P
a
等温
结论：绝热线比等温线陡峭
第8章热力学第一定律2(循环修定)
a
Q1
d
T1 T2
T1
b
V2 V3 V1 V4
V3 ln Q2 T2 V4 1 1 Q1 T1 ln V2 V1
第八章 热力学第一定律
P2 P4
A
Q2
P3
T2
V2
c
O V1 V4
V
V3
T2 1 T1
西南大学 大学基础物理学
讨论 （1）要完成循环，必须有高温热源和低温热源。
Q2
V0 图8–15 奥托循环
V V
TeV TbV
1 1
TdV0 TcV0
1
1
西南大学 大学基础物理学
TeV TbV
1 1
TdV0 TcV0
1
(Te Tb )V 1 (Td Tc )V0 1
1
1
Te Tb V0 Td Tc V
V0 Te Tb Q2 1 1 1 Q1 Td Tc V
1
1
1 V V 0
1
1
1
r : 压缩比
效率决定于压缩比。
r 1 可见，奥托循环的
第八章 热力学第一定律
西南大学 大学基础物理学
§8.6 卡诺循环 1824 年法国的年青工程师卡诺对热机的最大可能 效率问题进行理论研究提出的一个理想循环 — 卡诺循 环， 它给出了热机效率的理论极限值。 该循环： 以理想气体为工作物质 由两个准静态等温过程和两个 准静态绝热过程所组成。 工质在两个恒定的高、低温热源 之间工作。
一种。内燃机是燃料在汽缸内燃烧，产生高温高压气
体，推动活塞并输出动力的机械。1872年，德国工程 师奥托（N.A.Otto，1832–1891）研制成功了第一台 四冲程活塞式煤气内燃机。 1883 年，德国人戴姆勒 （ G.Daimler ， 1834–1900 ）成功地制造出了第一台
热力学第二定律
§3.3 热力学第二定律
一、循环过程 物质系统历一系列的变化过程又回到原来的状态， 物质系统历一系列的变化过程又回到原来的状态，这样的周 而复始的变化过程称为循环过程，简称循环。 而复始的变化过程称为循环过程，简称循环。 特征
E = 0
p
曲线所包围的面积 W = ∫ dW =曲线所包围的面积 热力学第一定律 Q = W 净功 总吸热 总放热
p
A
Q1
T1
T1 > T2
B C
高温热源
T1
Q1
卡诺致冷机
W
D
W
Q2 T2
o
卡诺致冷机致冷系数 卡诺致冷机致冷系数 致冷
Q2
V
低温热源 T2
Q2 T2 e= = Q1 Q2 T1 T2
讨 论 图中两卡诺循环
η1 = η2 吗 ？
p
T1
p
T1
W 1
W1 > W2
T3
W 1
W1 = W2
W2
W2
T2
1 个分子回到A N个分子回到A的几率 = N 2
一切实际宏观过程， 一切实际宏观过程 ， 由包含微观 态少的宏观态向包含微观态多的宏观 态进行。 态进行。
用热力学第二定律证明：在pV 图上任意两条绝热线不可能相交 用热力学第二定律证明： 用热力学第二定律证明 证 反证法 设两绝热线相交于c 设两绝热线相交于 点，在 绝热线相交于 两绝热线上寻找温度相同 的两点a、 。 的两点 、b。在ab间作一条 间作一条 等温线， 等温线， abca构成一循环过 构成一循环过 在此循环过程 循环过程该中 程。在此循环过程该中
W = Q1 Q2 = Q
Ⅰ
Ⅱ
Q1
一、循环过程 物质系统历一系列的变化过程又回到原来的状态， 物质系统历一系列的变化过程又回到原来的状态，这样的周 而复始的变化过程称为循环过程，简称循环。 而复始的变化过程称为循环过程，简称循环。 特征
E = 0
p
曲线所包围的面积 W = ∫ dW =曲线所包围的面积 热力学第一定律 Q = W 净功 总吸热 总放热
p
A
Q1
T1
T1 > T2
B C
高温热源
T1
Q1
卡诺致冷机
W
D
W
Q2 T2
o
卡诺致冷机致冷系数 卡诺致冷机致冷系数 致冷
Q2
V
低温热源 T2
Q2 T2 e= = Q1 Q2 T1 T2
讨 论 图中两卡诺循环
η1 = η2 吗 ？
p
T1
p
T1
W 1
W1 > W2
T3
W 1
W1 = W2
W2
W2
T2
1 个分子回到A N个分子回到A的几率 = N 2
一切实际宏观过程， 一切实际宏观过程 ， 由包含微观 态少的宏观态向包含微观态多的宏观 态进行。 态进行。
用热力学第二定律证明：在pV 图上任意两条绝热线不可能相交 用热力学第二定律证明： 用热力学第二定律证明 证 反证法 设两绝热线相交于c 设两绝热线相交于 点，在 绝热线相交于 两绝热线上寻找温度相同 的两点a、 。 的两点 、b。在ab间作一条 间作一条 等温线， 等温线， abca构成一循环过 构成一循环过 在此循环过程 循环过程该中 程。在此循环过程该中
W = Q1 Q2 = Q
Ⅰ
Ⅱ
Q1
热力学第一定律第2次课循环过程卡诺循环2014
A Pdv P (V2 V1 )
Q M
M
R (T2 T1 )
C P T
E
M
CV T
3）等温过程
T const
PV const
A PdV
M
V1
V2
V2 RT ln V1 M P1 RT ln P2
dE 0
QA
7.4 绝热过程
理想气体的定体摩尔热容和定压摩尔热容
C p,m
i2 R 2
CV ,m
i R 2
C p, m CV , m R
比热容比 Cp,m与CV,m的比值
C p, m CV , m
i2 理想气体的比热容比 i
三、热力学第一定律
Q E2 E1 A ΔE A
a b d c
循环过程特点
V
(1) 经过一个循环系统的内能变化为零，系 统吸收的净热量转化为对外作的功(闭合面积) (2) 循环过程一定伴随有吸热和放热过程
p
a 正循环(热循环) 沿顺时针方向进行的循环 系统对外做正功 o 逆循环(制冷循环) 沿逆时针方向进行的循环 外界对系统做正功 p b V
p1V1 1
1 1 p1V1 1 1 V1 1 V2
p1V1 p2V2
1 AQ p1V1 p2V2 1
pV RT
1 AQ p1V1 p2V2 1
R AQ (T1 T2 ) C p,m / CV ,m 1
dQ = dE + pdV 热力学第一定律对理想气体等值过程的应用 依据公式是：
热力学循环过程
w Q2 Q2 T2 A Q1 Q2 T1 T2
高温热源 A
低温热源
3 Otto cycle
奥托四冲程热机四冲程图：abcdea 1） 吸气 a b 等压
2） 压缩 b c 绝热
P d
3） 等容燃烧
c d 爆炸 等容
c
4） 爆炸作功
a
d e 作功 绝热
V0
5） 排气
e b 等容 b 定义压缩比：
在P-V图 P
循环为准静态过程，在状态
V
图中对应闭合曲线。
1 正循环 顺时针方向的循环 一般从高温热库吸热Q1，向低温热库放热Q2 系统对外作净功 A=Q1 - Q2>0
在P-V图 P
正循环
V 正循环过程对应热机
Working substance is water
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
1032几个特殊的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低温热源高温热源吸收热量放出热量低温热源高温热源绝热3等容燃烧爆炸绝热作功5排气ottocycle55实际只有25
10.3.1 循环过程
系统或工作物质(简称工质) ，经历一系列变化后又回到 初始状态的整个过程叫循环 过程，简称循环。
P
逆循环
V
例:电冰箱的工作原理 ：氨 、氟利昂
家家 用用 电电 冰冰 箱箱
循循 环环 Q1
3atm 100 C
节
蒸发器
流
阀
冷冻室
储氟
Q 2
液 利氨
器昂
200 C
700 C
10atm
大学物理热力学第二定律(课件)
P
a Q1
1. a-d 2. d-c 3. c-b
绝热膨胀（降温）； 等温膨胀（吸热）； 绝热压缩（升温）；
b
4. b-a 等温压缩（放热）。
A
外界对系统作功，系统从低温
T1
热源吸热，向高温热源放热。
d
（冰箱的工作原理） c
Q2
T2
O
V
§4-3 循环过程
二、卡诺循环 2.卡诺致冷机 若将卡诺循环逆向进行就构成了卡诺致冷机
§4-3 循环过程
一、循环过程 系统经过一系列变化又回到原来状态的过程称为循
环过程。 如果循环过程中各个阶段都是准静态过程，这个循
环过程可以用p-V图上一条闭合曲线来表示。
循环过程 △E = 0 ， Q净=A净
P
正循环 （顺时针循环 A﹥0）
a
O
V
§4-3 循环过程
一、循环过程 系统经过一系列变化又回到原来状态的过程称为循
c
A Q1
Q1 Q2 Q1
1 Q2 Q1
1 T2 T1
结论：
c
1
T2 T1
（1）完成一次卡诺循环必须有高温和低温两个热源。
（2）卡诺热机的效率只与高低温热源的温度有关，与 工作物质无关。提高热机效率的有效途径是提高两个热源 的温度差。
（3）由于Q2≠ 0，T2 ≠ 0，卡诺热机的效率 C﹤1。
Q2 T2 Q1 T1
如果循环过程中不向低温热源
放热，即Q2=0，则效率C=1。实践
证明做不到。
讨论
图中两卡诺循环 1 2 吗 ？
p
A1>A2
T2 A1
T1
A1=A2
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T2不变，V3→V4，P3 →P4，
O
V1 V4
V2 V3
V
T2V3 T1V2 V2 V3 ( 2)比(4)得 : 1 1 T1V1 T2V4 V1 V4 V2 V3 (5) V1 V4 V2 Q2 RT2 ln (3) (5)代入(3)得 V1 V2 和 (3')得 由(1)式 Q1 RT1 ln V1 RT2 ln( V2 / V1 ) Q2 T2 1 1 1 RT1 ln( V2 / V1 ) Q1 T1
P1 T1→T2， V2→ V3 , P2 → P3， P2 T1V2 1 T2V3 1 (2) P4 P3
a
T1 Q1 A d
b c
Q2 T2
卡诺循环P -V 图 向低温热源放出热量 V3 Q2 RT2 ln (3) V4 ④ d→a 绝热压缩 T2→T1， V4→ V1 , P4 → P1， T1V1 1 T2V4 1 (4)
§12.4 循环过程 卡诺循环 一、循环过程
热机: 通过某种工作物质(如气体)不断把从外 界吸收的热量转变成机械功的装置。如蒸汽机、 内燃机、汽轮机等。 工作物质：在热机中被利用来吸收热量并对外 做功的物质。简称工质。 循环过程：工作物质组成的系统经历一系列 变化过程又回到初始状态，这样周而复始的过程 叫做循环过程，简称循环。热机就是实现这种循 环的机器。
1 PcVc 10 5 36 10 3 3 3 18 10 m Vc Vb 5 2 Pb 2 10
1 ab是等体过程 Va Vb Vc 18 10 3 m 3 2 5 Qab CV (Tb Ta ) R(Tb Ta ) 5pa） 2 P （ 10 5 ( Pb Pa )Va · b 2 2 5 1 5 ( 2Pc Pc ) Vc PcVc 2 2 4 · c 1 a ca是等压过程 7 Qca CP (Ta Tc ) R(Ta Tc ) 2 18 36 V(升) 7 7 1 7 Pa (Va Vc ) Pc ( Vc Vc ) PcVc 2 2 2 4
Байду номын сангаас
卡诺热机热流图
Q1
P
P1 P2 P4 P3 O
T1
A
a
T1 Q1 A d
b
c
Q2
T2
Q2 T2
V1 V4
V2 V3
V
① a b 等温膨胀
V2 Q1 RT1 ln V1
卡诺循环P -V 图
T1不变，V1→ V2 , P1 → P2 从高温热源吸收热量
(1)
② b→c 绝热膨胀
P
③ c→d 等温压缩
准静态循环过程的描述 高温热源（热库） 以蒸汽机为例
在整个循环过程中
Q1
系统对外做净功：
A A1 A2
系统吸收的净热量：
A2
锅炉
泵 水 冷凝器
蒸汽
A1
汽缸
Q Q1 Q2
整个循环过程的特征 Q2 低温热源（冷库） 从初态出发经过一个 循环过程回到原来状态后，系统的内能不变
E E2 E1 0
解: 已知Pa=Pc=105帕，Pb=2×105帕 5pa） -3 3 P （ 10 Vc=3610 m , i = 5 · b C =5R/2, C =7R/2
V P
2
PcVc νRTc
bc是等温过程 E = 0 Pb Qbc νRTc ln PcVc ln 2 Pc
1
·
a
18
c
36 V(升)
在逆循环过程中： A1< A2 ,
A A1 A2 0
Q A 0 系统向外界放出净热量且对外做净 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）
Q2 A Q1 Q2 1 Q1 Q1 Q1
2、致冷系数 在逆循环(致冷循环)中，外界对工质做净功A, 工质从外界低温热源所吸收的热量为Q2，向高温热 放出的热量为Q1，则工质向外界放出净热量为
1
1
-1
-1
T2 理想气体卡诺循环效率 c 1 T1
讨论
T2 1 )卡诺热机效率 c 1 T1
只与T1和T2有关
与物质种类、膨胀的体积无关 2 ) 理论指导作用
T1 提高 c T2
提高高温热源的温度现实些
3)理论说明低温热源温度 说明热机效率
整个过程 E 0 根据热力学第一定律, Q A 即Q1 Q2 A
致冷机的效率用致冷系数表示 致冷系数
Q Q1 Q2 ,
Q2 Q2 w A Q1 Q2
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。） 工作过程为卡诺循环的热机称为卡诺热机 以下讨论以理想气体为工质的卡诺循环
四、卡诺致冷机
卡诺热机作逆循环就叫卡诺致冷机
T2 卡诺致冷机的制冷系数 wc T1 T2 卡诺致冷机热流图 P
T1
Q1
Q2
T2
Q1 A Q2
A
P1 P2 P4 P3 O
a
b d V1 V4 c V2 V3
V
卡诺致冷循环P -V 图
例题.1mol氮气(视为理想气体 )作如图所示的循环 abcd ，图中ab为等容线，bc为等温线，ca为等压线，求循 环效率。(注意与P.34.三、2.的区别)
T2 0
且只能
且有 T2 T1
c 1
c 1
进一步说明 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 4)疑问：由热一定律，在循环过程中,如果 1 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？ 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。
根据热力学第一定律
QA
准静态循环过程的P-V 图是一条闭合曲线 该闭合曲线所包围的面积 S A 正循环：顺时针方向 P 正循环 逆循环：逆时针方向 a• 在正循环过程中： A1>A2
b
•
逆循环
A d
•
•c
A A1 A2 0 Q A0
O
V1
V2 V
系统从外界吸收净热量且对外做净功