(2)循环过程..

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)
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
Q1பைடு நூலகம்
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
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
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
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)
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
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
§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。
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
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)
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