5循环过程
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热学
第一章 温度
1.系统和外界
孤立系、封闭系、开放系。
2.平衡状态
一孤立系经过一段时间，会达到各种宏观性质不变化的状态， 又简称平衡态。
3.热力学第零定律
如果两个系统中的每一个都与第三个系统处于热平衡，它们彼 此也必定处于热平衡。
4.温度
温度是决定一个系统是否能与其他系统处于热平衡的宏观物理 性质。
5.理想气体状态方程
（D）温度相同，但但氦气的压强小于氮气的压强；
t
3 kT 2
PV= mRT/M P=RT /M
一瓶氦气和一瓶氮气密度相同，分子平均平动动能相同，而且它们 都处在平衡状态，则它们： （A）温度相同，压强相同；（B）温度相同，压强都不相同； （C）温度相同，但氦气的压强大于氮气的压强；
（D）温度相同，但但氦气的压强小于氮气的压强；
4. 热力学第一定律：
Q E2 E1 A
dQ dE dA
5. 循环过程：
热循环——系统从高温热源吸热，对外做功，向 低温热源放热
致冷循环——系统从低温热源吸热，接受外界 做 功，向高温热源放热 热循环：系统从高温热源吸热Q1，对外做功A，向低温热源放 热Q2，效率为 Q A ＝ 1 2 Q1 Q1
卡诺定理：
(1).工作在两个恒温热源之间卡诺热机的效率最高。 (2).工作在两个恒温热 源之间的所有卡诺热机的效率相等， 只与温度有关，与工作物质无关。
热力学第一定律
过程
等容 等压
E
CV ,m T
CV ,m T
A
0
Q
CV ,m T
p(V2 V1 ) C p ,m T
V2 V2 RT ln RT ln V1 V1
天大物化第五版第二章 热力学第一定律
U 是广度量，具有加和性 是广度量， U 是状态函数 对指定系统，若n一定，有 对指定系统， 一定， 一定
U = f (T ,V )
dU =
( ) d T + ( ) dV
V T
U 抖 T 抖
U V
U 的绝对值无法求，但∆U可求 的绝对值无法求， 可求 只取决于始末态的状态， ∆U只取决于始末态的状态，与途径无关 只取决于始末态的状态 例： 始态 1 2 3 不同途径， 、 不同途径，W、Q 不同 但 ∆U＝ ∆U1 ＝ ∆U2＝∆U3 ＝ 末态
（2）状态函数的分类 ）状态函数的分类——广度量和强度量 广度量和强度量 按状态函数的数值是否与物质的数量有关， 按状态函数的数值是否与物质的数量有关，将其分为广 度量（或称广度性质）和强度量（或称强度性质）。 度量（或称广度性质）和强度量（或称强度性质）。 广度量：具有加和性（如Ｖ、m、ＵL) 广度量：具有加和性（ 强度量：没有加和性（如p、Ｔ、ρ L ） 强度量：没有加和性（ 、Ｔ、ρ 注意：由任何两种广度性质之比得出的物理量则为强度 注意： 量，如摩尔体积 等
2. 恒压热（Qp）及焓： 恒压热（ 及焓：
恒压过程：系统的压力与环境的压力相等且恒定不变 恒压过程：
p = p amb = 常数
对于封闭系统， 时的恒压过程： 对于封闭系统，W′ =0 时的恒压过程：
Q > 0 Q < 0
单纯pVT变化时，系统吸收或放出的热 变化时， 单纯 变化时 相变时， 不变 不变， 相变时，T不变，系统吸收或放出的热 化学反应时， 化学反应时，系统吸收或放出的热
热是途径函数
5. 热力学能 热力学能U
热力学系统由大量运动着微观粒子(分子、 热力学系统由大量运动着微观粒子(分子、原子和 离子等）所组成， 离子等）所组成，系统的热力学能是指系统内部所有粒 子全部能量的总和 U是系统内部所储存的各种能量的总和 是系统内部所储存的各种能量的总和 是系统内部所储存的各种能量 分子平动能、 分子平动能、转动能 包括 分子间相互作用的势能 分子内部各原子间的振动、电子及核运动 分子内部各原子间的振动、电子及核运动 各原子间的振动
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
C语言第5章循环结构PPT课件
格式：while (条件1)
3. 用for 语句实现循环 4. 循环的嵌套
5. break语句和continue语句 6. 几种循环的比较 7. 程 序 举 例
第2页/共63页
一、循环概述
3
第3页/共63页
在很多实际问题中会遇到有规律性的重复运算，因 此在程序中就需要将某些语句重复执行。 • 一组被重复执行的语句称为循环体； • 每重复一次，都必须作出是继续还是停止循环的决 定，这个决定所依据的条件称为循环条件；
do {
......
for(;;) { ......
}while();
}
47
第47页/共63页
例7. 打印乘法“九九表”
1 2 3 4 56 7 89 11 22 4 33 6 9 4 4 8 12 16 5 5 10 15 20 25 6 6 12 18 24 30 36 7 7 14 21 28 35 42 49 8 8 16 24 32 40 48 56 64 9 9 18 27 36 45 54 63 72 81
循环的概念 用while语句和do-while语句实现循环
用for 语句实现循环 循环的嵌套
break语句和continue语句 几种循环的比较 程序举例
第44页/共63页
循环的嵌环中还可以嵌套循环，这就是多重循环。
循环1
循环2
28
第28页/共63页
29
第29页/共63页
（2）：从高位到低位求每一位。
30
第30页/共63页
（3）：从低位到高位求每一位。
31
第31页/共63页
循环结构程序设计
1. 循环的概念 2. 用while语句和do-while语句实现循环
3. 用for 语句实现循环 4. 循环的嵌套
5. break语句和continue语句 6. 几种循环的比较 7. 程 序 举 例
第2页/共63页
一、循环概述
3
第3页/共63页
在很多实际问题中会遇到有规律性的重复运算，因 此在程序中就需要将某些语句重复执行。 • 一组被重复执行的语句称为循环体； • 每重复一次，都必须作出是继续还是停止循环的决 定，这个决定所依据的条件称为循环条件；
do {
......
for(;;) { ......
}while();
}
47
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例7. 打印乘法“九九表”
1 2 3 4 56 7 89 11 22 4 33 6 9 4 4 8 12 16 5 5 10 15 20 25 6 6 12 18 24 30 36 7 7 14 21 28 35 42 49 8 8 16 24 32 40 48 56 64 9 9 18 27 36 45 54 63 72 81
循环的概念 用while语句和do-while语句实现循环
用for 语句实现循环 循环的嵌套
break语句和continue语句 几种循环的比较 程序举例
第44页/共63页
循环的嵌环中还可以嵌套循环，这就是多重循环。
循环1
循环2
28
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29
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（2）：从高位到低位求每一位。
30
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（3）：从低位到高位求每一位。
31
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循环结构程序设计
1. 循环的概念 2. 用while语句和do-while语句实现循环
8-5 循环过程 卡诺循环
8 – 5
循环过程 卡诺循环
Q =∆E =νC (T −T ) ca V a c 3 = V( pa − pc ) = 450R 2
物理学教程 第二版） （第二版）
ca是等体过程 是等体过程
循环过程中系统吸热
Q = Q +Q = 600Rln2 + 450R = 866R 1 ab ca
循环过程中系统放热
V1 T1 = V4 T2
γ −1
γ −1
8 – 5
循环过程 卡诺循环
物理学教程 第二版） （第二版）
p p1
A
T1 > T 2
Qab
T1
B C
V 2 V3 = V1 V 4
卡诺热机效率
p2 p4
W
D
p3
o V1 V4
Qcd T2
V2
V
V3
T2 η = 1− T1
卡诺热机效率与工作 物质无关， 物质无关，只与两个热源 的温度有关， 的温度有关，两热源的温 差越大， 差越大，则卡诺循环的效 率越高 .
8 – 5
循环过程 卡诺循环
物理学教程 第二版） （第二版）
冰箱循环示意图
第八章 热力学基础
8 – 5 例1
循环过程 卡诺循环
物理学教程 第二版） （第二版）
1 mol 氦气经过如图所示的循环过程，其 氦气经过如图所示的循环过程， 中 p 2 = 2 p1 , V 4 = 2V1 求1—2、2—3、3—4、4—1 各过程中气体吸收的热量和热机的效率 .
W Q1 − Q2 Q2 = = 1− 热机效率 η = Q1 Q1 Q1
一个循环中工质从冷库中吸取的热量Q 一个循环中工质从冷库中吸取的热量 2与外界对工质作所 的比值，称为循环的致冷系数 的功A 的比值，称为循环的致冷系数
2020年江苏省学业水平测试地理(考试说明+知识梳理+真题再现+模拟测试)5水循环的过程及其意义
2020年江苏省学业水平测试地理（考试说明+知识梳理+真题再现+模拟测试）第五讲水循环【考试说明】水循环1.了解水循环的过程和主要环节。
2.结合实例，说明水循环的地理意义。
【知识梳理】一、水循环的类型与环节读“水循环示意图”，回忆下列知识。
(1)在图中直线上添加箭头，完成水循环过程。
(2)主要环节：①⑧蒸发，②④降水，③水汽输送，⑤地表径流，⑥地下径流，⑦下渗，⑨蒸腾。
(3)其中表示海陆间循环的环节有①③④⑤⑥⑦，海上内循环的环节有①②，陆地内循环的环节有④⑧⑨。
(填序号)(4)人类活动对⑤(填序号)环节影响最大，主要表现：改变时间分配规律——修建水库；改变空间分布规律——跨流域调水。
【真题再现】（2008）读图6，完成1~2题。
1．该河段水位季节变化最大的年份是A．1970年B．1980年C．1990年D．2000年2．2000年较1990年水位变化减小，其原因最有可能是流域内A．年降水量增大B．上游围湖造田C．植被覆盖增加D．水土流失加剧3.（2008）下列对图7的分析，正确的是①a—d环节联系了地球的各个圈层②b环节直接为陆地降水输送大量水汽③c环节对陆地淡水资源的更新有重要意义④d环节水量受地表植被条件影响不大A．①②B．②③C．③④D．①④（2010）图6为“水循环联系四大圈层示意图”。
读图完成4-5题。
4．甲、乙、丙、丁所代表的圈层依次是A．大气圈、生物圈、岩石圈、水圈B．水圈、大气圈、生物圈、岩石圈C．岩石圈、水圈、大气圈、生物圈D．生物圈、岩石圈、水圈、大气圈5．水循环A．使全球水资源空间分布趋于平衡B．使淡水资源取之不尽、用之不竭C．使地球表面总体趋于起伏不平D．促进全球物质迁移和能量交换（2011）图5为“北半球某区域示意图”。
读图完成6．对河湖水资源更新影响最大的水循环是A．②一①一②B．⑨一⑤一⑥一⑨C．②一③一⑤一⑥D．④一⑤一⑦一⑧（2013）2012年7月21日，北京遭遇特大暴雨，导致严重内涝。
7-5循环过程 卡诺循环
V Q = M RT1 ln 2 1 V 1 3-4 等温压缩： 等温压缩：
p
p1
1
Q1
p2
A
p4 p3
2
4
Q2
V1
3
M RT ln V4 = M RT ln V3 Q2 = 2 V3 2 V4 V3 T2 ln Q2 V4 η =1 =1 则 Q V2 1 T ln 1 V1
O
V4 V2 V3
T2 η = 1 T1
a.卡诺循环必须有高温和低温两个热源。 卡诺循环必须有高温和低温两个热源。 卡诺循环必须有高温和低温两个热源 b.卡诺循环的效率只与两个热源的温度有关。T2 卡诺循环的效率只与两个热源的温度有关。 卡诺循环的效率只与两个热源的温度有关 愈低或T 愈高，卡诺循环的效率愈大。 愈低或T1愈高，卡诺循环的效率愈大。工程上 一般采取提高高温热源温度的方法。 一般采取提高高温热源温度的方法。 c.卡诺循环的效率总是小于 的。 卡诺循环的效率总是小于1的 卡诺循环的效率总是小于
卡诺循环
气体主要在循环的等体过程cd中吸热（ 气体主要在循环的等体过程 中吸热（相当于 中吸热 在爆炸中产生的热），而在等体过程eb中放热 ），而在等体过程 中放热（ 在爆炸中产生的热），而在等体过程 中放热（相 当于随废气而排出的热），设气体的质量为M， ），设气体的质量为 当于随废气而排出的热），设气体的质量为 ，摩 摩尔定体热容为C 尔质量为M 尔质量为 mol，摩尔定体热容为 v，则在等体过程 cd中，气体吸取的热量 1为： 中 气体吸取的热量Q
卡诺循环
例题7-5 内燃机的循环之一 - 奥托循环 . 内燃机利用液 内燃机的循环之一-奥托循环. 例题 体或气体燃料,直接在气缸中燃烧, 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, 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) 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, 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. 循环的效率. 解：奥托循环的四个分 过程如下： 过程如下： (1)吸入燃料过程 气缸 (1)吸入燃料过程 开始吸入汽油蒸汽及助燃 空气， 空气，此时压强约等于 1.0× 1.0×105Pa ，这是个等压 过程（图中过程ab）。 过程（图中过程 ）。
p
p1
1
Q1
p2
A
p4 p3
2
4
Q2
V1
3
M RT ln V4 = M RT ln V3 Q2 = 2 V3 2 V4 V3 T2 ln Q2 V4 η =1 =1 则 Q V2 1 T ln 1 V1
O
V4 V2 V3
T2 η = 1 T1
a.卡诺循环必须有高温和低温两个热源。 卡诺循环必须有高温和低温两个热源。 卡诺循环必须有高温和低温两个热源 b.卡诺循环的效率只与两个热源的温度有关。T2 卡诺循环的效率只与两个热源的温度有关。 卡诺循环的效率只与两个热源的温度有关 愈低或T 愈高，卡诺循环的效率愈大。 愈低或T1愈高，卡诺循环的效率愈大。工程上 一般采取提高高温热源温度的方法。 一般采取提高高温热源温度的方法。 c.卡诺循环的效率总是小于 的。 卡诺循环的效率总是小于1的 卡诺循环的效率总是小于
卡诺循环
气体主要在循环的等体过程cd中吸热（ 气体主要在循环的等体过程 中吸热（相当于 中吸热 在爆炸中产生的热），而在等体过程eb中放热 ），而在等体过程 中放热（ 在爆炸中产生的热），而在等体过程 中放热（相 当于随废气而排出的热），设气体的质量为M， ），设气体的质量为 当于随废气而排出的热），设气体的质量为 ，摩 摩尔定体热容为C 尔质量为M 尔质量为 mol，摩尔定体热容为 v，则在等体过程 cd中，气体吸取的热量 1为： 中 气体吸取的热量Q
卡诺循环
例题7-5 内燃机的循环之一 - 奥托循环 . 内燃机利用液 内燃机的循环之一-奥托循环. 例题 体或气体燃料,直接在气缸中燃烧, 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, 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) 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, 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. 循环的效率. 解：奥托循环的四个分 过程如下： 过程如下： (1)吸入燃料过程 气缸 (1)吸入燃料过程 开始吸入汽油蒸汽及助燃 空气， 空气，此时压强约等于 1.0× 1.0×105Pa ，这是个等压 过程（图中过程ab）。 过程（图中过程 ）。
13-5循环过程 卡诺循环
冰箱循环示意图
第十三章 热力学基础
4
1313-5 循环过程 卡诺循环
一 循环过程
系统经过一系列变化状态过程后, 系统经过一系列变化状态过程后,又 回到原来的状态的过程叫热力学循环过程 . 特征
E = 0
Q =W
p
A
c
由热力学第一定律
W
d
B
VB V
5
o
第十三章 热力学基础
VA
1313-5 循环过程 卡诺循环
第十三章 热力学基础
�
1313-5 循环过程 卡诺循环
热机发展简介 1698年萨维利和 年萨维利和1705年纽可门先后发 年萨维利和 年纽可门先后发 明了蒸气机 明了蒸气机 ,当时蒸气机的效率极低 . 1769年瓦特(JamesWatt,1736～1819)英 年瓦特( 年瓦特 ～ ) 国发明家,工程师进行了重大改进 国发明家,工程师进行了重大改进 ,大大 提高了效率 . 人们一直在为提高热机的效 率而努力,从理论上研究热机效率问题, 率而努力,从理论上研究热机效率问题, 一方面指明了提高效率的方向, 一方面指明了提高效率的方向, 另一方面 也推动了热学理论的发展 .
V3
第十三章 热力学基础
13
p3
Qcd T2
V2
o V1 V4
1313-5 循环过程 卡诺循环
A — B 等温膨胀吸热 等温膨胀吸
p p1
p2 p4
T1 > T2
Q ab T1
D
Q1 = Q ab
A
V2 = ν RT 1 ln V1
W
B C V
C — D 等温压缩放热
p3
Qcd T2
V2
V3 Q2 = Qcd = νRT2 ln V4
循环4-5节
13
（三）心血管反射 当生理状态或内外环境房室变化时，机体可通过 各种心血管反射使心血管活动反射相应改变，以适应 机体说处的状态或环境的变化。
14
1. 颈A窦和主A弓压力感受性反射
（1）压力感受器：为颈A窦和主A弓外膜下的感 觉N末梢。适宜刺激胃血管壁的机械牵张。在一定范 围内，压力Rce的传入冲动频率与动脉管壁扩张程度 成正比，因而传入冲动频率可随心动周期中动脉血 压的波动而发生相应变化（图4-31）。
5
（2）心迷走N对心脏的作用： 迷走N末梢释放Ach激活心肌细胞膜M受体后，通 过G蛋白-AC-PKA通路，使细胞内cAMP水平↓，PKA活 性降低， 表现出与β1受体激活相反的效应，即负性 变力、变时、变传导作用。 负性变力主要是心肌细胞L型通道被抑制、Ca2+内 流减少所致。同时，Ik-Ach 被激活AP复极K+外流加速加 快→平台期缩短→Ca2+内流↓→工作细胞收缩力↓。
40
三、自身调节
(一)代谢性自身调节机制 前述的微循环血流随氧分压下降和多种代 谢产物增加而引起的局部舒血管效应，称 为代谢性自身调节机制。 （二）肌源性自身调节机制 在肾血管最为明显，其次为脑血管。
41
四、动脉血压的长期调节 短期调节：主要是神经调节，包括前述 的各种心血管反射通过调节。
长期调节：主要是通过肾脏调节细胞外 液量实现的，故称为肾－体液控制系统。其 机制：细胞外液量 循环血量 ABP 肾排水、钠 ABP回降
31
E和NE对心脏和血管的作用 部 位 受体 结合力 肾 心 脏 上 腺血 管 素 去血 管 甲 血 管 肾 上 心 脏 腺 血 管 素
作
用
β1
1 β2 1 β1 β2
强
弱 强 强 很弱 弱
（三）心血管反射 当生理状态或内外环境房室变化时，机体可通过 各种心血管反射使心血管活动反射相应改变，以适应 机体说处的状态或环境的变化。
14
1. 颈A窦和主A弓压力感受性反射
（1）压力感受器：为颈A窦和主A弓外膜下的感 觉N末梢。适宜刺激胃血管壁的机械牵张。在一定范 围内，压力Rce的传入冲动频率与动脉管壁扩张程度 成正比，因而传入冲动频率可随心动周期中动脉血 压的波动而发生相应变化（图4-31）。
5
（2）心迷走N对心脏的作用： 迷走N末梢释放Ach激活心肌细胞膜M受体后，通 过G蛋白-AC-PKA通路，使细胞内cAMP水平↓，PKA活 性降低， 表现出与β1受体激活相反的效应，即负性 变力、变时、变传导作用。 负性变力主要是心肌细胞L型通道被抑制、Ca2+内 流减少所致。同时，Ik-Ach 被激活AP复极K+外流加速加 快→平台期缩短→Ca2+内流↓→工作细胞收缩力↓。
40
三、自身调节
(一)代谢性自身调节机制 前述的微循环血流随氧分压下降和多种代 谢产物增加而引起的局部舒血管效应，称 为代谢性自身调节机制。 （二）肌源性自身调节机制 在肾血管最为明显，其次为脑血管。
41
四、动脉血压的长期调节 短期调节：主要是神经调节，包括前述 的各种心血管反射通过调节。
长期调节：主要是通过肾脏调节细胞外 液量实现的，故称为肾－体液控制系统。其 机制：细胞外液量 循环血量 ABP 肾排水、钠 ABP回降
31
E和NE对心脏和血管的作用 部 位 受体 结合力 肾 心 脏 上 腺血 管 素 去血 管 甲 血 管 肾 上 心 脏 腺 血 管 素
作
用
β1
1 β2 1 β1 β2
强
弱 强 强 很弱 弱
循环过程卡诺循环
理论极限值. 卡诺循环
两个准静态等温过程 两个准静态绝热过程
组成
p p1 A
T1 T2
p2
T1 B
p4
W
D
p3
T2
C V
O V1 V4
V2 V3
高温热源 T1 Q1
卡诺热机 W Q2 低温热源 T2
8 – 5 循环过程 卡诺循环
理想气体卡诺循环热机效率的计算
p
p1 A Qab
T1 T2
Cp,m CV ,m R
W ( p2 p1)(V 4 V1) p1V 1 RT1
WQ1
Q1Q2 Q1
RT1
T1(3CV ,m 2R)
15.3%
8 – 5 循环过程 卡诺循环
三 卡诺循环
1824 年法国的年轻工程师卡诺提出一个工作在两
热源之间的理想循环 — 卡诺循环. 给出了热机效率的
8 – 5 循环过程 卡诺循环
P
p2
2
Q12
Q23 3 Q34
p1
1
4
Q41
O
V1
V4 V
Q12 CV ,mT1 Q23 2Cp,mT1
Q3,m (T1 T4 ) Cp,mT1
Q1 Q12 Q23 CV ,mT1 2C T p,m 1
p T2
W1 W2
W1
T1
W2
O
V
1 2
p
W1 W2
T1
T3 W1
W2 T2
O
V
1 2
8 – 5 循环过程 卡诺循环
例1 一定量的理想气体，在 p — T 图上经历如 图所示的循环过程 abcda ，其中 ab、cd 为两个绝热 过程，求：该循环过程的效率.
理想朗肯循环
循环有效热量为
q0 q1 q2 (h1 h4 ) (h2 h3 ) (h1 h2 ) (h4 h3 ) T s
图上面积1 2 3 4 5
一、理想朗肯循环的热效率
q0 w0
循环热效率为
t
w0 q1
q1 q2 q1
(h1 h2 ) (h4 h1 h4
h3 )
wT wP q1
一、理想的朗肯循环
1-2 绝热膨胀过程 2-3 定温（定压）放热过程 3-4 绝热压缩过程 4-5 吸热过程 5-1 定温（定压）吸热过程 朗肯循环与卡诺循环的区别：乏汽的凝结是完 全的，这使循环过程中多了给不饱和水加热的4-5的 过程，减小了循环的平均温差，使热效率降低，但压 缩水较压缩汽水混合物方便得多，因而有利于简化设 备。
一、理想朗肯循环的热效率
一、理想朗肯循环的热效率
以每千克工质为基准，在蒸汽发生器内的定压 吸热过程4-5-1中，二回路工质从一次侧冷却剂吸入 的热量为
q1 h1 h4 T s图上面积m 4 5 1 n m
在汽轮机内的绝热膨胀过程1-2中，蒸汽所做的理论 功为
wT h1 h2
一、理想朗肯循环的热效率
在冷凝器内的定压（定温）放热过程2-3中，乏汽向循环 冷却水放出的热量为
q2 h2 h3 T s图上面积m 3 2 n m
在绝热压缩过程3-4中，水泵对凝水所做的功为
wP h4 h3
一、理想朗肯循环的热效率
整个循环中工质完成的净功为
w0 wT wP (h1 h2 ) (h4 h3 ) T s 图上面积1 2 3 4 5
忽略水泵功对计算的影响
h4 h3
一、理想朗肯循环的热效率
则循环热效率的近似表达式为
t
q0 q1 q2 (h1 h4 ) (h2 h3 ) (h1 h2 ) (h4 h3 ) T s
图上面积1 2 3 4 5
一、理想朗肯循环的热效率
q0 w0
循环热效率为
t
w0 q1
q1 q2 q1
(h1 h2 ) (h4 h1 h4
h3 )
wT wP q1
一、理想的朗肯循环
1-2 绝热膨胀过程 2-3 定温（定压）放热过程 3-4 绝热压缩过程 4-5 吸热过程 5-1 定温（定压）吸热过程 朗肯循环与卡诺循环的区别：乏汽的凝结是完 全的，这使循环过程中多了给不饱和水加热的4-5的 过程，减小了循环的平均温差，使热效率降低，但压 缩水较压缩汽水混合物方便得多，因而有利于简化设 备。
一、理想朗肯循环的热效率
一、理想朗肯循环的热效率
以每千克工质为基准，在蒸汽发生器内的定压 吸热过程4-5-1中，二回路工质从一次侧冷却剂吸入 的热量为
q1 h1 h4 T s图上面积m 4 5 1 n m
在汽轮机内的绝热膨胀过程1-2中，蒸汽所做的理论 功为
wT h1 h2
一、理想朗肯循环的热效率
在冷凝器内的定压（定温）放热过程2-3中，乏汽向循环 冷却水放出的热量为
q2 h2 h3 T s图上面积m 3 2 n m
在绝热压缩过程3-4中，水泵对凝水所做的功为
wP h4 h3
一、理想朗肯循环的热效率
整个循环中工质完成的净功为
w0 wT wP (h1 h2 ) (h4 h3 ) T s 图上面积1 2 3 4 5
忽略水泵功对计算的影响
h4 h3
一、理想朗肯循环的热效率
则循环热效率的近似表达式为
t
§5-4循环过程 卡诺循环
V
热机发展简介 1698年萨维利和 年萨维利和1705年纽可门先后发明了蒸 年纽可门先后发明了蒸 年萨维利和 年纽可门先后发明了 汽机 ，当时蒸汽机的效率极低 . 1765年瓦特进 年瓦特进 行了重大改进 ，大大提高了效率 . 人们一直在 为提高热机的效率而努力， 为提高热机的效率而努力， 从理论上研究热机 效率问题， 一方面指明了提高效率的方向， 效率问题， 一方面指明了提高效率的方向， 另 一方面也推动了热学理论的发展 . 各种热机的效率 液体燃料火箭 汽油机
Ｄ
M V3 Q2 = RT2 ln Mmol V4
闭合条件
Q2 T2
o
V
V 2 V3 = V1 V 4
在循环中，外界对系统做功 在循环中，外界对系统做功A´，使系统从 温热源吸收热量Q 同时向高温热源释放热 低温热源吸收热量 2， 同时向高温热源释放热 量Q1 （Q1>0)， Q1 = Q2 + A' ， 太原理工大学物理系
Q2 Q2 根据致冷 致冷系数 根据致冷系数 ω = = A′ Q1 − Q2
卡诺制冷机的制冷系数
T2 ωc = T1 − T2
卡诺制冷机的制冷系数与工作物质无关， 工作物质无关 卡诺制冷机的制冷系数与工作物质无关，只 与两个热源的温度有关。 热源的温度有关 与两个热源的温度有关。 结论： 结论：低温热源的热量是不会自动地传向高温热 源的，要以消耗外功为代价。 源的，要以消耗外功为代价。 太原理工大学物理系
p2 p4
T1
D
Q1
A
B
卡诺热机 低温热源 T2 太原理工大学物理系
V3
C V
A
p3
T2
V2
Q2
o V1 V4
7-5 循环过程 卡诺循环
A净
3 — 4 等温压缩放热
p3
o V1 V4
Q2 T2
V2
V
V3
V3 T2 ln Q2 V4 1 1 V2 Q1 T1 ln V1
第7章 热力学基础
V3 M Q2 RT2 ln M mol V4
4 — 1 绝热压缩
1
TV 1 1
T2V4
1
7–5
循环过程
卡诺循环
p3
o V1 V4
Q2 T2
V2
V
V3
3 — 4 等温压缩 4 — 1 绝热压缩
1 — 2 等温膨胀吸热
第7章 热力学础
V2 M Q1 RT1 ln M mol V1
7–5
循环过程
卡诺循环
9
p p1
p2 p4
1
Q1
T1
4
T1 T2
2
2 — 3 绝热膨胀
TV 1 2
3
1
T2V3
1
10
p p1
p2 p4
1
Q1
T1
4
T1 T2
2
V2 V3 V1 V4
卡诺热机效率
A净
p3
o V1 V4
Q2 T2
V2
3
V
V3
T2 T1 T2 卡 1 T1 T1
卡诺热机效率与工作 物质无关，只与两个热源 的温度有关，两热源的温 差越大，则卡诺循环的效 率越高 .
V3 T2 ln Q2 V4 1 1 V2 Q1 T1 ln V1
第7章 热力学基础
7–5
循环过程
卡诺循环
11
卡诺致冷机（卡诺逆循环）
5循环2013.
Q1 QAB QDA
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。
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
5 循环结构程序设计
5 循环结构程序设计本章重点：• while 语句及其构成的循环结构• do-while语句及其构成的循环结构• for语句及其构成的循环结构• break语句和continue语句• 多重循环结构的实现本章难点：• for循环结构• 多重循环结构的实现5.1 概述循环结构是高级语言程序设计中一种重要的、常用的控制结构，主要用于解决那些需要重复执行的操作。
循环结构是在重复性的操作过程中找到规律，然后按照指定的条件重复执行某个指定程序段的控制方式，也称重复结构。
其特点是在给定条件成立时，反复执行某程序段，直到条件不成立为止。
其中给定的条件称为循环条件，反复执行的程序段称为循环体。
Ｃ语言中常见的循环结构语句有以下三种。
(1) while语句(2) do-while语句(3) for语句另外，使用goto语句与if语句一起也可以构成循环结构。
goto语句也称为无条件转移语句，其一般格式如下：goto 语句标号；……标号：语句……说明：其中语句标号是按标识符规定书写的符号，放在某一语句行的前面，标号后加冒号(:)。
语句标号起标识语句的作用，与goto 语句配合使用。
如： loop: i=i+1;Ｃ语言不限制程序中使用标号的次数，但各标号不得重名。
goto语句的语义是改变程序流向，转去执行语句标号所标识的语句。
例5-1 用goto语句构造循环计算1到100的整数和。
算法分析：这是一个求连续数累加和的问题。
sum用来存放两数的和，初值为0，i用来表示下一个要进行求和的数。
main(){int i=1,sum=0;loop:sum=sum+i;i++;if(i<=100)goto loop;printf("the sum of 1 to 100 is:%d\n",sum);}运行结果如下：the sum of 1 to 100 is:5050本例用if语句和goto语句构成循环结构。
§5-4循环过程 卡诺循环
§5-4 循环过程 卡诺循环
1698年塞莱斯和1712年纽科门先后发明了蒸 汽机 ，当时蒸汽机的效率极低 .瓦特在1763～ 1781年期间对蒸汽机进行了重大改进 ，大大提 高了效率 . 从理论上研究热机效率问题， 一方 面指明了提高效率的方向， 另一方面也推动了 热学理论的发展 . 各种热机的效率 液体燃料火箭 48 % 汽油机
太原理工大学物理系
5 2 5 2
( 2 p 1V 1 p 1V 1 ) p 1V 1
2 p 1V1 ln 2
太原理工大学物理系
7
1
2 5 2
p 1V 1
1
7 5 4 ln 2
p 1V 1 2 p 1V 1 ln 2
9 .9 %
太原理工大学物理系
例3 一卡诺热机工作在T1=400K与T2=300K两 个热源之间，每一次循环对外做功8000J。若维 持低温热源温度不变，提高了高温热源的温度 后发现，每一次循环对外做净功10000J。若两 个卡诺热机工作在相同的绝热线间，求 （1）第二个热机的效率 解：第一个热机的效率
Q1
卡诺热机
Q2
A
低温热源 T 2 太原理工大学物理系
1、卡诺热机 以一理想气体为工作物质，计算卡诺循环的热 机效率。 卡诺循环由两个等温过程和两个绝热过程组成。
p
p1
p2 p4
1
Q
1
T1
1 — 2 等温膨胀
2 3
2 — 3 绝热膨胀
4
A
Q2
V2
3 — 4 等温压缩
T2
V3
p3
o V1 V 4
V
4 — 1 绝热压缩
Q2 A'
1698年塞莱斯和1712年纽科门先后发明了蒸 汽机 ，当时蒸汽机的效率极低 .瓦特在1763～ 1781年期间对蒸汽机进行了重大改进 ，大大提 高了效率 . 从理论上研究热机效率问题， 一方 面指明了提高效率的方向， 另一方面也推动了 热学理论的发展 . 各种热机的效率 液体燃料火箭 48 % 汽油机
太原理工大学物理系
5 2 5 2
( 2 p 1V 1 p 1V 1 ) p 1V 1
2 p 1V1 ln 2
太原理工大学物理系
7
1
2 5 2
p 1V 1
1
7 5 4 ln 2
p 1V 1 2 p 1V 1 ln 2
9 .9 %
太原理工大学物理系
例3 一卡诺热机工作在T1=400K与T2=300K两 个热源之间，每一次循环对外做功8000J。若维 持低温热源温度不变，提高了高温热源的温度 后发现，每一次循环对外做净功10000J。若两 个卡诺热机工作在相同的绝热线间，求 （1）第二个热机的效率 解：第一个热机的效率
Q1
卡诺热机
Q2
A
低温热源 T 2 太原理工大学物理系
1、卡诺热机 以一理想气体为工作物质，计算卡诺循环的热 机效率。 卡诺循环由两个等温过程和两个绝热过程组成。
p
p1
p2 p4
1
Q
1
T1
1 — 2 等温膨胀
2 3
2 — 3 绝热膨胀
4
A
Q2
V2
3 — 4 等温压缩
T2
V3
p3
o V1 V 4
V
4 — 1 绝热压缩
Q2 A'
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②.热机效率
1
|
Q放 |
Q吸
§5.循环过程 / 例：奥托机
Q吸 QAB QCA 20775 24874 45649 J
Q放 QBC 29085 J
1 | Q放 |
Q吸 1 | 29085 |
45649
PA
等温线 T A 1300 K
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
W
室内
§5.循环过程 / 三、致冷系数
由能量守恒
Q 2
W
W | Q1 | Q2
Q 2
W
Q 2
| Q1 | Q2
§5.循环过程 / 三、致冷系数
例：奥托机是德国物
C
Tc 300 K
0.5
B 5 V (m3 )
1 7 8.31 (300 1300 ) 29085 J 放热
2
§5.循环过程 / 例：奥托机
或由热力学第一定律
Q E W
PA
等温线 T A 1300 K
QBC 20775 8310
29085 J 放热
C
B
Tc 300 K
CA为等容升压过程 o 0.5
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
Q吸
o
V
例如：电冰箱、空调都属于致冷机。
ห้องสมุดไป่ตู้
§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
§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；
②.热机效率。 P A 解：①
等温线
AB为等温膨
胀过程
C
T A T B 1300 K
E AB 0
o 0.5
Q吸 o
V1
W 2
V V2
5.可逆循环
条件：①. 准静循环过程；
②.无摩擦力、热损耗。
§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
§5.循环过程 / 二、热机效率
5 V (m3 )
WCA 0
QCA E CA
m M
CV ,m (TA
TC
)
§5.循环过程 / 例：奥托机
QCA
ECA
1 5 8.31 (1300 2
300 )
20775 J
吸热
一个循环中的内能增量为：
E E AB E BC ECA
0 20775 20775 0 经过一个循环内能不变。
Q放
m M
CV ,m (T1
T4 )
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 )
m C (T T )
P
3
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
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
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 M
CV ,m (T3
T2 )
41为等容放热 过程
P 1 Q吸 正循环
•循环曲线所包围的
面积为系统做的净
功。
Q放
4.正循环与逆循环
•正循环
热机
o
V1
W 2
V V2
循环曲线顺时针。系统吸热，对外做正功；
返回时，系统放热，对外做负功；循环面
积为正值。
§5.循环过程 / 一、几个概念
•逆循环
制冷机 P
循环曲线逆时针。
1
Q放 逆循环
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。
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
•循环曲线为闭合 曲线。
Q吸 正循环 W V
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
W Q|Q |,
1
2
Q1 | Q2 | 1 | Q2 |
Q1
§5.循环过程 / 例：奥托机
1 T4 T1
P3
绝热线
T3 T2
4
1
1 V1 V2
证毕
2
a 吸气 排气
1
讨论： V2
o 称为压缩比
V1
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：
1
1 8
1.4 1
0.56 56%
§5.循环过程 / 例：奥托机
B 5 V (m 3 )
Q AB W AB m RT lnVB M AV
A
PA
等温线 T A 1300 K
1 8.31 1300 ln 5
0.5
24874 J 吸热
o
BC为等压压缩过程
C
Tc 300 K
0.5
B 5 V (m3 )
EBC
m M
CV ,m (TC
1 V2 V
V 1T C
V
2
1T1
V1 1T2
§5.循环过程 / 例：奥托机
V
2
1T1
V1 1T2
P
1
V1 T1
V2
T2
34为绝热膨胀过程
V1 1T3
V
2
1T
4
1
V1 T4
o
V2
T3
3
绝热线
4 2
a 吸气 排气
1
V1
V2 V
1
V1 T4 V2 T3
T1 T4 T1 T2 T3 T2
TB )
1 5 8.31 (300 1300 ) 20775 J
2
§5.循环过程 / 例：奥托机
WBC P (VC VB )
m M
R(TC
TB )
PA
等温线 T A 1300 K
1 8.31 (300 1300 )
8310 J
o
m QBC M CP,m (TC TB )