循环过程卡诺循环PPT课件
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物理学教学课件83循环过程和卡诺循环
卡诺热机效率的计算公式为：η=1-T2/T1，其中T1和T2分别为热源和冷 源的温度（以开尔文为单位）。
卡诺热机效率的计算公式揭示了热机效率的极限，即任何实际热机的效 率都无法超过卡诺热机的效率。
提高热机效率的途径
提高热源的温度
热源温度越高，热机从热源吸收的热量就越 多，从而提高热机效率。
改进热机的结构
优化热机的设计，减少内部摩擦和热量损失， 可以提高热机效率。
降低冷源的温度
冷源温度越低，热机向冷源排放的热量就越 少，从而提高热机效率。
采用高性能的工作物质
选择具有高比热容、低导热系数等优良性能 的工作物质，可以提高热机效率。
PART 06
制冷机与卡诺循环
制冷机的原理
逆卡诺循环
制冷机的工作原理基于逆卡诺循环， 该循环通过消耗外部功，将热量从低 温热源（被冷却物体）传递到高温热 源（环境），实现制冷效果。
膨胀过程
制冷剂液体通过膨胀阀进入蒸 发器，压力和温度降低，重新
开始新的循环。
制冷机的性能系数
1 2
制冷量
单位时间内制冷机从低温热源吸收的热量。
输入功率 制冷机运行时消耗的外部功。
3
性能系数（COP） 制冷量与输入功率之比，用于评价制冷机的效率。 COP值越大，制冷机的效率越高。
PART 07
总结与展望
循环过程的特点
循环过程具有周期性，即系统会 不断地重复经过相同的状态和过
程。
在循环过程中，系统的总能量保 持不变，但能量的形式（如热能、
机械能等）可以相互转换。
循环过程的效率和性能可以用热 力学第二定律和相关的热力学参
数来描述和评估。
PART 04
卡诺循环
卡诺循环的定义
卡诺热机效率的计算公式揭示了热机效率的极限，即任何实际热机的效 率都无法超过卡诺热机的效率。
提高热机效率的途径
提高热源的温度
热源温度越高，热机从热源吸收的热量就越 多，从而提高热机效率。
改进热机的结构
优化热机的设计，减少内部摩擦和热量损失， 可以提高热机效率。
降低冷源的温度
冷源温度越低，热机向冷源排放的热量就越 少，从而提高热机效率。
采用高性能的工作物质
选择具有高比热容、低导热系数等优良性能 的工作物质，可以提高热机效率。
PART 06
制冷机与卡诺循环
制冷机的原理
逆卡诺循环
制冷机的工作原理基于逆卡诺循环， 该循环通过消耗外部功，将热量从低 温热源（被冷却物体）传递到高温热 源（环境），实现制冷效果。
膨胀过程
制冷剂液体通过膨胀阀进入蒸 发器，压力和温度降低，重新
开始新的循环。
制冷机的性能系数
1 2
制冷量
单位时间内制冷机从低温热源吸收的热量。
输入功率 制冷机运行时消耗的外部功。
3
性能系数（COP） 制冷量与输入功率之比，用于评价制冷机的效率。 COP值越大，制冷机的效率越高。
PART 07
总结与展望
循环过程的特点
循环过程具有周期性，即系统会 不断地重复经过相同的状态和过
程。
在循环过程中，系统的总能量保 持不变，但能量的形式（如热能、
机械能等）可以相互转换。
循环过程的效率和性能可以用热 力学第二定律和相关的热力学参
数来描述和评估。
PART 04
卡诺循环
卡诺循环的定义
第3章-3-卡诺循环ppt
高温热源 T1
Q1 W Q2
逆循环的特征：
在一个循环中，外界作功W，从低温热源吸 收热量Q2，向高温热源放出热量Q1。并且工 质回到初态，内能不变。
低温热源 T2
W= Q1-Q2
制冷系数：
表示制冷机的效率
Q2 Q2 W Q1 Q2
低温 热源
高温 热源
冰箱循环示意图
※补充例题. 1 mol 氦气经过如图所示的循环过程， 其中P2=2P1 , V4=2V1 , 求: (1). 热机的效率 .
48% 25%
柴油机 蒸汽机
37% 8%
3-3.1 循环过程 卡诺循环 一、循环过程
在热机中被用来吸收热量并对外作功的物质叫工作物 质，简称工质。工质往往经历着循环过程，即经历一 系列变化又回到初始状态。
1、定义：
系统经过一系列状态变化以后，又回到原来状态的过 程叫作热力学系统的循环过程，简称循环。
p
T1
2. 第二次循环的高温热源的温度T1׳ D
o
T1
W
T2
C
V
小
•循环过程 •热机和制冷机 •卡诺循环效率
T2 1 T1
结
T2 T1 T2
作业：P152
练习题：2，4，7，9，10， 11，13
※ 3-7，求abca的循环效率？
※ 3-10，(3). 求循环效率？
热力学第一定律
A
Q W
c
W
d
B
净功 W Q1 Q2 Q 总吸热
Q1
Q2
o
VA
VB V
总放热
（取绝对值）
二、热机和制冷机
1、循环过程的分类
卡诺循环演示ppt课件
η=W/Q2=（T2-T1）/T2=（Q2-Q1）/Q2
+ =0 整理得， Q1 Q2 T1 T2 卡诺热机在两个热源之间工作
时，两个热源的热温商之和等于
零。
23
决定卡诺热机效率的因素
一是在两个不同温度热源之间 工作的热机中，卡诺热机的 效率是否为最大；
二是卡诺热机的效率是否与工 作物质无关。
24
故W2=—△U=—CV（T1—T2）
13
过程3 保持T1定温可逆压缩。 将气箱从绝热袋中取出，与 低温热源T1相接触，然后在 T1时作定温可逆压缩，让气 体的压力和体积由p3、V3变 到 p4、V4。 此 过 程 △ U=0， 如图CD
14
15
过程3 保持T1定温可逆压缩。将 气箱从绝热袋中取出，与低温热 源T1相接触，然后在T1时作定温 可逆压缩，让气体的压力和体积 由 p3、V3 变 到 p4、V4。 此 过 程 △U=0，如图CD 故Q1=W3+RT1lnV4/V3
27
η1=（T2-T1）/T2=22.3% η2=（T2-T1）/T2=50.5%
课后作业： 教材76页习题1
28
16
过程4 绝热可逆压缩。 将压缩了的气体从热源 T1处移开，又放进绝热 袋，让气体作绝热可逆 压缩，使气体回到起始 状态，如图DA
17
18
过程4 绝热可逆压缩。将压 缩了的气体从热源T1处移开， 又放进绝热袋，让气体作 绝热可逆压缩，使气体回 到起始状态，如图DA
故W4=—△U=—CV（T2—T1）
7
过程1 保持T2定温可逆膨胀。 在T2时，让气箱中理想气体 由p1、V1作定温可逆膨胀到 p2、V2。在此过程中系统吸 收了Q2的热，做了W1的功。 如图中T2定温可逆膨胀。 在T2时，让气箱中理想气体由 p1、V1作定温可逆膨胀到p2、V2。 在此过程中系统吸收了Q2的热， 做了W1的功。如图中AB 故Q2=W1=RT2lnV2/V1
+ =0 整理得， Q1 Q2 T1 T2 卡诺热机在两个热源之间工作
时，两个热源的热温商之和等于
零。
23
决定卡诺热机效率的因素
一是在两个不同温度热源之间 工作的热机中，卡诺热机的 效率是否为最大；
二是卡诺热机的效率是否与工 作物质无关。
24
故W2=—△U=—CV（T1—T2）
13
过程3 保持T1定温可逆压缩。 将气箱从绝热袋中取出，与 低温热源T1相接触，然后在 T1时作定温可逆压缩，让气 体的压力和体积由p3、V3变 到 p4、V4。 此 过 程 △ U=0， 如图CD
14
15
过程3 保持T1定温可逆压缩。将 气箱从绝热袋中取出，与低温热 源T1相接触，然后在T1时作定温 可逆压缩，让气体的压力和体积 由 p3、V3 变 到 p4、V4。 此 过 程 △U=0，如图CD 故Q1=W3+RT1lnV4/V3
27
η1=（T2-T1）/T2=22.3% η2=（T2-T1）/T2=50.5%
课后作业： 教材76页习题1
28
16
过程4 绝热可逆压缩。 将压缩了的气体从热源 T1处移开，又放进绝热 袋，让气体作绝热可逆 压缩，使气体回到起始 状态，如图DA
17
18
过程4 绝热可逆压缩。将压 缩了的气体从热源T1处移开， 又放进绝热袋，让气体作 绝热可逆压缩，使气体回 到起始状态，如图DA
故W4=—△U=—CV（T2—T1）
7
过程1 保持T2定温可逆膨胀。 在T2时，让气箱中理想气体 由p1、V1作定温可逆膨胀到 p2、V2。在此过程中系统吸 收了Q2的热，做了W1的功。 如图中T2定温可逆膨胀。 在T2时，让气箱中理想气体由 p1、V1作定温可逆膨胀到p2、V2。 在此过程中系统吸收了Q2的热， 做了W1的功。如图中AB 故Q2=W1=RT2lnV2/V1
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
6-3循环过程 卡诺循环
P
Pb Vcγ −1 = γ −1 > 1 Pc Va Pb > Pc
故这两条绝热线和等温线不可能再相交! 故这两条绝热线和等温线不可能再相交
反证法: 反证法
图上, 假设在一张 P V 图上 一条绝 热线和一条等温线有两个交点! 热线和一条等温线有两个交点 方法2: 方法 用热一律 等温过程: 等温过程 QT = AT 循环过程: 循环过程 Q = A AT — 等温线下的面积
P
I
II o V
P
A净 = 循环曲线包围的面积 A净 = Q净 = Q吸 − Q放
循环(热机 热机) 顺时针 → 正循环 热机 循环(制冷机 制冷机) 反时针 → 逆循环 制冷机
o
V
二.热机 制冷机 热机
1. 热机
应用程序
热机效率
锅炉, 气缸, 构造: 构造 O: 锅炉 B: 气缸 C: 冷凝器 D: 水泵 冷凝器, 工作过程: 工作过程 水在锅炉内加热, 水在锅炉内加热 产生 高温高压气体(吸热过 高温高压气体 吸热过 O 程), 进入气缸 B; 推动 活塞对外作功(内能减 活塞对外作功 内能减 Q1 少), 然后进入冷凝器 (向低温热源放热 最 向低温热源放热), 向低温热源放热 后将水泵入锅炉, 后将水泵入锅炉 进入 下一循环…… 下一循环
Q1
： O；电动压缩泵 B：冷凝器 ； C毛细管 D；蒸发器 毛细管 ； E工作物质：R--12（CCl2F2 工作物质： 工作物质 （ (现已不用，用无氟制冷剂） 现已不用， 现已不用
O
应用程序
2. 致冷系数
致冷机（ 循环） 致冷机（逆循环）A < 0
A
p
c
高温热源
W
d
循环过程 卡诺循环PPT课件
蒸汽机
汽油机
2019/10/17
几种典型热机的效率
8%
柴油机
37%
25%
液体燃料火箭 48% 2
蒸汽机工作原理
高
低
温
温
热
热
源
源
水蒸汽在高温热源处吸收热量，在汽缸中膨胀对外作功，
之后在低温热源处放出热量。放热后变成水再回到高温热源
2处019吸/10/收17 热量成为水蒸汽，这样循环往复，对外作功。
2019/普10通/1内7燃机
大型船舰或列车用的内燃机
现代蒸汽透平机
内燃机式普列车
21
现代喷气涡轮发动机
活塞发动机
2019/10/17
22
3、卡诺致冷机（卡诺逆循环ADCBA
）
p Ａ Q1 T1 T2
高温热源 T1
T1 Ｂ
A´
Q1
卡诺致冷机
A´
Ｄ
Ｃ
Q2
o
Q2 T2
V
低温热源 T2
制冷系数
ωc
Q Q吸 Q放 Q1 Q4 Q2 Q3
2019/10/17
V
Q吸 Q1 Q3 Q放 Q2
Q Q吸 Q放 Q1 Q3 Q2
7
2.正循环(热机循环)的效率
过程曲线沿顺时针方向，系统对外作正功。 p A Q吸
在正循环中,系统从高温热源吸热 Q吸，
向低温热源放热Q放, 系统对外作净功A
2019/10/17
17
1、理想气体卡诺循环热机效率的计算
p
T1 T2
A — B 等温膨胀吸热
p1 A Q吸
p2
T1 B
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。
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
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 。
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。
THANKS FOR WATCHING
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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 。
5-4循环过程 卡诺循环
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 . 太原理工大学物理系李孟春编写
一 循环过程 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
p
A
c
A
d
热力学第一定律 Q A 净功 A Q1 Q 2 Q 总吸热
B
VB V
Q1
Q2
B
VB V
W
d
Q2
o
VA
低温热源
热机（正循环） A 0 热机效率
A Q1 Q1 Q 2 Q1 1 Q2 Q1
太原理工大学物理系李孟春编写
2.逆循环
p
A
高温热源
c
W
d
Q1
B
VB V
致冷机
Q2
A
o
VA
低温热源
致冷机（逆循环） A 0 致冷机致冷系数
Q2 A
Q2 Q1 Q 2
讨论
1) 卡诺热机的效率只与T1、T2 有关，与工作物 无关,与气体的质量无关，与P、V的变化无关。 2) 提高效率的途径：提高T1 ；降低T2，实用上 是提高 T1 。 T
1
2
T1
3)现代热电厂：T1 = 900K；T2 = 300K 理论上： ~ 65%，实际上： 40% ， 原因：非卡诺循环，非准静态，有摩擦。 太原理工大学物理系李孟春编写
V
V3
p3
o V1 V 4
Q1 T2
V2
D — A 绝热压缩
Q1 M M
m ol
A — B 等温膨胀吸热
R T1 ln
V2 V1
循环过程卡诺循环讲解课件
能耗问题
在实际应用中，卡诺循环的能耗较高，需要进一步改进以降低能耗。
05
卡诺循环与其他循环的比较
卡诺循环与布雷顿循环的比较
总结词
卡诺循环和布雷顿循环在原理和应用上有显著差异。
详细描述
卡诺循环是一种理想化的热力学循环，由两个等温过程和两个绝热过程组成，其效率受到限制；而布雷顿循环是 一种实际应用的热力学循环，由吸热、膨胀、放热、压缩四个过程组成，其效率相对较高。在应用方面，卡诺循 环主要用于理论研究和教学，而布雷顿循环广泛应用于航空航天、汽车、制冷等领域。
02
卡诺循环原理
卡诺循环的四个过程
1. 等温吸热过程
系统从高温热源吸收热量，对外做功。
2. 等温放热过程
系统将吸收的热量传递给低温热源，同时对外做功。
3. 绝热压缩过程
系统在环境的作用下，压缩气体，使其压力升高。
4. 绝热膨胀过程
系统在环境的作用下，膨胀气体，使其压力降低。
卡诺循环的效率
01
卡诺循环的效率是热力学第二 定律的基础，它表示一个理想 的可逆循环过程的效率。
模拟软件介绍与使用方法
软件：可以使用Matlab、Python等编程语言编写卡诺循 环模拟程序。
方法
1. 建立数学模型：根据卡诺循环的工作原理，建立相应 的数学模型。
2. 编写程序：使用编程语言编写程序，实现数学模型的 计算。
3. 运行程序：输入相应的参数，如工质的种类、温度、 压力等，运行程序进行模拟计算。
采用新型热交换器
新型热交换器具有更高的 传热效率和更小的热阻， 可以提高制冷机的效率。
卡诺循环的极限与挑战
温度限制
卡诺循环的效率受到热源和冷源温度的限制，因为高温热源和低温 冷源的获得受到技术限制。
在实际应用中，卡诺循环的能耗较高，需要进一步改进以降低能耗。
05
卡诺循环与其他循环的比较
卡诺循环与布雷顿循环的比较
总结词
卡诺循环和布雷顿循环在原理和应用上有显著差异。
详细描述
卡诺循环是一种理想化的热力学循环，由两个等温过程和两个绝热过程组成，其效率受到限制；而布雷顿循环是 一种实际应用的热力学循环，由吸热、膨胀、放热、压缩四个过程组成，其效率相对较高。在应用方面，卡诺循 环主要用于理论研究和教学，而布雷顿循环广泛应用于航空航天、汽车、制冷等领域。
02
卡诺循环原理
卡诺循环的四个过程
1. 等温吸热过程
系统从高温热源吸收热量，对外做功。
2. 等温放热过程
系统将吸收的热量传递给低温热源，同时对外做功。
3. 绝热压缩过程
系统在环境的作用下，压缩气体，使其压力升高。
4. 绝热膨胀过程
系统在环境的作用下，膨胀气体，使其压力降低。
卡诺循环的效率
01
卡诺循环的效率是热力学第二 定律的基础，它表示一个理想 的可逆循环过程的效率。
模拟软件介绍与使用方法
软件：可以使用Matlab、Python等编程语言编写卡诺循 环模拟程序。
方法
1. 建立数学模型：根据卡诺循环的工作原理，建立相应 的数学模型。
2. 编写程序：使用编程语言编写程序，实现数学模型的 计算。
3. 运行程序：输入相应的参数，如工质的种类、温度、 压力等，运行程序进行模拟计算。
采用新型热交换器
新型热交换器具有更高的 传热效率和更小的热阻， 可以提高制冷机的效率。
卡诺循环的极限与挑战
温度限制
卡诺循环的效率受到热源和冷源温度的限制，因为高温热源和低温 冷源的获得受到技术限制。
《卡诺循环演示》课件
提高发电效率
通过优化卡诺循环，可以提高热力发电的效率，减少能源损 失。
在节能技术中的应用
节能原理
卡诺循环在节能技术中应用了热力学 的基本原理，通过优化循环过程，提 高能源利用效率。
节能技术应用
卡诺循环在各种节能技术中得到广泛 应用，如建筑节能、汽车节能等。
卡诺循环的展望
05
未来卡诺循环的发展方向
《卡诺循环演示》ppt 课件
目录
• 卡诺循环简介 • 卡诺循环的四个过程 • 卡诺循环效率的计算 • 卡诺循环的应用 • 卡诺循环的展望
卡诺循环简介
01
卡诺循环的起源
卡诺循环由法国工程师尼古拉 斯·卡诺提出，是热力学中的一 个基本理论循环。
卡诺循环起源于19世纪初，随 着工业革命的推进，人们开始 关注热能与机械能之间的转换 。
热力学优化
深入研究卡诺循环的热力学特性，优化循环参数和工质选择，以提 高循环效率。
控制技术改进
采用先进的控制算法和智能传感器技术，实时监测和调整卡诺循环 的运行状态，实现高效稳定的能量转换。
THANKS.
程
等温吸热过程
总结词
等温条件下，系统从热源吸收热量
详细描述
在等温吸热过程中，系统从高温热源开始，温度保持不变，只吸收热量，不进 行做功。这个过程可以用等温方程表示为：Q1 = ΔH。
等容加热过程
总结词
系统体积保持不变，从外界吸收热不变，只从外界吸收热量，不进行做功。这 个过程可以用等容方程表示为：Q2 = ΔU。
热电发电
利用卡诺循环原理，将热 能转换为电能，为新能源 发电提供新的技术路径。
热泵技术
通过卡诺循环实现低温热 能的收集和利用，提高能 源利用效率和节能减排。
通过优化卡诺循环，可以提高热力发电的效率，减少能源损 失。
在节能技术中的应用
节能原理
卡诺循环在节能技术中应用了热力学 的基本原理，通过优化循环过程，提 高能源利用效率。
节能技术应用
卡诺循环在各种节能技术中得到广泛 应用，如建筑节能、汽车节能等。
卡诺循环的展望
05
未来卡诺循环的发展方向
《卡诺循环演示》ppt 课件
目录
• 卡诺循环简介 • 卡诺循环的四个过程 • 卡诺循环效率的计算 • 卡诺循环的应用 • 卡诺循环的展望
卡诺循环简介
01
卡诺循环的起源
卡诺循环由法国工程师尼古拉 斯·卡诺提出，是热力学中的一 个基本理论循环。
卡诺循环起源于19世纪初，随 着工业革命的推进，人们开始 关注热能与机械能之间的转换 。
热力学优化
深入研究卡诺循环的热力学特性，优化循环参数和工质选择，以提 高循环效率。
控制技术改进
采用先进的控制算法和智能传感器技术，实时监测和调整卡诺循环 的运行状态，实现高效稳定的能量转换。
THANKS.
程
等温吸热过程
总结词
等温条件下，系统从热源吸收热量
详细描述
在等温吸热过程中，系统从高温热源开始，温度保持不变，只吸收热量，不进 行做功。这个过程可以用等温方程表示为：Q1 = ΔH。
等容加热过程
总结词
系统体积保持不变，从外界吸收热不变，只从外界吸收热量，不进行做功。这 个过程可以用等容方程表示为：Q2 = ΔU。
热电发电
利用卡诺循环原理，将热 能转换为电能，为新能源 发电提供新的技术路径。
热泵技术
通过卡诺循环实现低温热 能的收集和利用，提高能 源利用效率和节能减排。
2020年湖北华科附中高中物理竞赛辅导课件(08热力学基础)C循环过程 卡诺循环(共20张PPT)
Pc
(2) 等容吸热bc (点火爆燃)， b
( V2T2 ) ( V2T3 )。
(3) 绝热膨胀cd, 对外作功，
气体从V2 V1 。
(4) 等容放热da，T4 T1。
V2
求 =？
解： bc 吸热 Q1 CV T3 T2
da 放热 Q2 CV T4 T1
d a V1 V
29
bc, 吸热 Q1 CV(T3 T2) da ,放热 Q2 CV(T4 T1)
求: (1)第二个循环热机的效率';
(2)第二个循环高温热源的温度T'1。
解: 12 ， 34等温 23， 41绝热
P
1
T1
T1
对第二个循环：
2
T2＝T2 ，Q2＝Q2,
功 A' = 10000 （J）
4 T2
3
V
39
解: 对第一个循环 T1 127oC T2 27oC A 8000J
1TT12
1
8.7%
33
二、卡诺循环
Q E A
1.卡诺热机
由两个等温和两个绝热过程组成的正循环
P 1 Q1 T1
2
12等温
系统对外做功 系统从外吸热
A12 Q1
RT1
ln
V2 V1
A12 0
4
T2 Q2
34等温
23绝热
系统对外做功 A23 CV(T1 T2)
3 系统从外吸热 Q 0
V
外界做正功 系统对外放热
（2）低温热源的热量是不会自动地传向高 温热源的，要以消耗外力功为代价。
38
例5.一卡诺热机, 当高温热源的温度为127℃,低温
§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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第一节13-5 循环过程 卡诺循环
第十三章 热力学基础
一 循环过程
13-5 循环过程 卡诺循环
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 由热力学第一定律
pA
Q W
净功 W Q1 Q2 Q
总吸热
Q1
o VA
总放热
Q2 （取绝对值）
净吸热
D — A 绝热过程
V1 1T1 V4 1T2
V2 V3 V1 V4
第十三章 热力学基础
13-5 循环过程 卡诺循环
W 1 Q2 1 RT2 ln(V2 /V1) 1 T2
Q1
Q1
RT1 ln(V3 /V4 )
T1
卡诺热机效率
1 T2
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 .
第十三章 热力学基础
卡诺逆循环
13-5 循环过程 卡诺循环
由两个绝热过程和两个等温过程组成的逆循环称为卡诺逆循环. 如图所示. 卡诺逆循环过程: 设工作物质为理想气体.
p
A Q1
T1 T2
T1 B
W
D Q2 T2
C
V
o
(i) A D,绝热膨胀;系统对外做功,气体 温度T1 T2(降低).
(ii) D C,等温膨胀;此过程中气体从低 温做热功.源中吸收热量Q2; 系统对外界
(iii) C B,绝热压缩;外界对气体做功, 气体温度T2 T1(升高),.
(iv) 最后, B A,等温压缩;此过程中外界对气体做功使气体将气 量Q1传 递给高温热源, 从而完成一个逆循环.
第十三章 热力学基础
/19
13-5 循环过程 卡诺循环
卡诺致冷机（卡诺逆循环）
按卡诺逆循环工作的热机称为卡诺致冷机.
高温热源 T1
等温过程DC吸收的热量为
Q1
Q2
QDC
RT2
ln
VC VD
等温过程BA放出的热量为
Q1
QBA
RT1
ln
VB VA
因为AD和CB是绝热过程, 因此有
卡诺致冷机
W
Q2
低温热源 T2
p
A Q1
T1 T2
VB VC
VA VD
由以上三式可得
Q2 Q1 T2 T1
o
第十三章 热力学基础
RT2
ln
V3 V4
第十三章 热力学基础
由绝热过程方程
T V 1 常量 (P225页13 17式)
p p1
A
T1 T2 Qab
p2
T1 B
p4
W
D
p3 o V1 V4
C
Qcd T所2 以V
V2 V3
13-5 循环过程 卡诺循环
B — C 绝热过程
T1V2 1 T2V3 1
T1 B
W
D Q2 T2
C
V
/19
13-5 循环过程 卡诺循环
高温热源
Q1
热机
W
Q2
低温热源
热机效率 W Q1 Q2 1 Q2
Q1
Q1
Q1
第十三章 热力学基础
热机发展简介
13-5 循环过程 卡诺循环
1698年萨维利和1705年纽可门先后发明了蒸 气机 ，当时蒸气机的效率极低 . 1765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，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 .
高温处,从而获得低温的机器. 如冰箱, 空调等. 致冷机的工作过程对应着p-V图的一个逆循环过程AdBcA.
pA
c
W
d
B
o VA
VB V
高温热源
Q1
致冷机
W
Q2 低温热源
致冷机致冷系数 e Q2 Q2 W Q1 Q2
第十三章 热力学基础
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
T1 T2
p2
T1 B
p4
W
D
p3
C
T2 V
高温热源T1
Q1
卡诺热机
Q2
W
o V1 V4
ห้องสมุดไป่ตู้
V2 V3
低温热源T2
卡诺循环的工作物质可以是各种物质,为简便起见,设为理想气体.
卡诺循环中,理想气体从高温热源吸收热量,对外做功,在低温热源处放 出剩余的热量. 卡诺循环是正循环ABCDA.
按卡诺循环工作的热机称为卡诺热机.
三 卡诺循环
13-5 循环过程 卡诺循环
1824 年法国的年青工程师卡诺提出一 个工作在两热源之间的理想循环 ——卡诺 循环. 给出了热机效率的理论极限值； 他 还提出了著名的卡诺定理.
卡诺循环是由两个准静态等温过程和 两个准静态绝热过程组成 .
第十三章 热力学基础
13-5 循环过程 卡诺循环
p p1 A
VB V
逆循环中系统对外界所做功的净功等于循环所包围的面积的负值.
二、热机和致冷机
热机：利用工作物质持续地将热量转变为功的机器 . 热机的工作过程对应着p-V图的一个正循环过程AcBdA.
热机（正循环） W 0
第十三章 热力学基础
/19
13-5 循环过程 卡诺循环
pA
c W
d
B
o VA
VB V
第十三章 热力学基础
13-5 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
T1 T2 Qab
p2
T1 B
p4
W
D
p3
C
Qcd T2 V
o V1 V4
V2 V3
卡诺循环
A — B 等温膨胀 B — C 绝热膨胀 C — D 等温压缩 D — A 绝热压缩
第十三章 热力学基础
等温过程的吸热公式
Q
第十三章 热力学基础
c W
d
B
VB V
13-5 循环过程 卡诺循环
正循环: p-V图上按顺时针方向进行的循环 过程.如右图所示的循环AcBdA是正循环. p A
正循环中系统对外界所做功的净功等于 循环所包围的面积.
c W
d
B
逆循环: p-V图上按逆时针方向进行的循
环过程. 如右图所示的循环AdBcA是逆循环. o VA
QT
RT
ln V2 V1
RT
ln
p1 p2
(P223页13 14式)
p p1
A
T1 T2 Qab
p2
T1 B
p4
W
D
p3
C
Qcd T2 V
o V1 V4
V2 V3
13-5 循环过程 卡诺循环
A — B 等温膨胀吸热
Q1
Qab
RT1 ln
V2 V1
C — D 等温压缩放热
Q2
Qcd
各种热机的效率
液体燃料火箭 48% 柴油机 37%
汽油机
25% 蒸汽机 8%
第十三章 热力学基础
13-5 循环过程 卡诺循环
热机 : 持续地将热量转变为功的机器 .
第十三章 热力学基础
13-5 循环过程 卡诺循环 致冷机 ：利用外界对工作物质做功使热量持续地由低温处流入
第十三章 热力学基础
一 循环过程
13-5 循环过程 卡诺循环
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 由热力学第一定律
pA
Q W
净功 W Q1 Q2 Q
总吸热
Q1
o VA
总放热
Q2 （取绝对值）
净吸热
D — A 绝热过程
V1 1T1 V4 1T2
V2 V3 V1 V4
第十三章 热力学基础
13-5 循环过程 卡诺循环
W 1 Q2 1 RT2 ln(V2 /V1) 1 T2
Q1
Q1
RT1 ln(V3 /V4 )
T1
卡诺热机效率
1 T2
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 .
第十三章 热力学基础
卡诺逆循环
13-5 循环过程 卡诺循环
由两个绝热过程和两个等温过程组成的逆循环称为卡诺逆循环. 如图所示. 卡诺逆循环过程: 设工作物质为理想气体.
p
A Q1
T1 T2
T1 B
W
D Q2 T2
C
V
o
(i) A D,绝热膨胀;系统对外做功,气体 温度T1 T2(降低).
(ii) D C,等温膨胀;此过程中气体从低 温做热功.源中吸收热量Q2; 系统对外界
(iii) C B,绝热压缩;外界对气体做功, 气体温度T2 T1(升高),.
(iv) 最后, B A,等温压缩;此过程中外界对气体做功使气体将气 量Q1传 递给高温热源, 从而完成一个逆循环.
第十三章 热力学基础
/19
13-5 循环过程 卡诺循环
卡诺致冷机（卡诺逆循环）
按卡诺逆循环工作的热机称为卡诺致冷机.
高温热源 T1
等温过程DC吸收的热量为
Q1
Q2
QDC
RT2
ln
VC VD
等温过程BA放出的热量为
Q1
QBA
RT1
ln
VB VA
因为AD和CB是绝热过程, 因此有
卡诺致冷机
W
Q2
低温热源 T2
p
A Q1
T1 T2
VB VC
VA VD
由以上三式可得
Q2 Q1 T2 T1
o
第十三章 热力学基础
RT2
ln
V3 V4
第十三章 热力学基础
由绝热过程方程
T V 1 常量 (P225页13 17式)
p p1
A
T1 T2 Qab
p2
T1 B
p4
W
D
p3 o V1 V4
C
Qcd T所2 以V
V2 V3
13-5 循环过程 卡诺循环
B — C 绝热过程
T1V2 1 T2V3 1
T1 B
W
D Q2 T2
C
V
/19
13-5 循环过程 卡诺循环
高温热源
Q1
热机
W
Q2
低温热源
热机效率 W Q1 Q2 1 Q2
Q1
Q1
Q1
第十三章 热力学基础
热机发展简介
13-5 循环过程 卡诺循环
1698年萨维利和1705年纽可门先后发明了蒸 气机 ，当时蒸气机的效率极低 . 1765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，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 .
高温处,从而获得低温的机器. 如冰箱, 空调等. 致冷机的工作过程对应着p-V图的一个逆循环过程AdBcA.
pA
c
W
d
B
o VA
VB V
高温热源
Q1
致冷机
W
Q2 低温热源
致冷机致冷系数 e Q2 Q2 W Q1 Q2
第十三章 热力学基础
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
T1 T2
p2
T1 B
p4
W
D
p3
C
T2 V
高温热源T1
Q1
卡诺热机
Q2
W
o V1 V4
ห้องสมุดไป่ตู้
V2 V3
低温热源T2
卡诺循环的工作物质可以是各种物质,为简便起见,设为理想气体.
卡诺循环中,理想气体从高温热源吸收热量,对外做功,在低温热源处放 出剩余的热量. 卡诺循环是正循环ABCDA.
按卡诺循环工作的热机称为卡诺热机.
三 卡诺循环
13-5 循环过程 卡诺循环
1824 年法国的年青工程师卡诺提出一 个工作在两热源之间的理想循环 ——卡诺 循环. 给出了热机效率的理论极限值； 他 还提出了著名的卡诺定理.
卡诺循环是由两个准静态等温过程和 两个准静态绝热过程组成 .
第十三章 热力学基础
13-5 循环过程 卡诺循环
p p1 A
VB V
逆循环中系统对外界所做功的净功等于循环所包围的面积的负值.
二、热机和致冷机
热机：利用工作物质持续地将热量转变为功的机器 . 热机的工作过程对应着p-V图的一个正循环过程AcBdA.
热机（正循环） W 0
第十三章 热力学基础
/19
13-5 循环过程 卡诺循环
pA
c W
d
B
o VA
VB V
第十三章 热力学基础
13-5 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
T1 T2 Qab
p2
T1 B
p4
W
D
p3
C
Qcd T2 V
o V1 V4
V2 V3
卡诺循环
A — B 等温膨胀 B — C 绝热膨胀 C — D 等温压缩 D — A 绝热压缩
第十三章 热力学基础
等温过程的吸热公式
Q
第十三章 热力学基础
c W
d
B
VB V
13-5 循环过程 卡诺循环
正循环: p-V图上按顺时针方向进行的循环 过程.如右图所示的循环AcBdA是正循环. p A
正循环中系统对外界所做功的净功等于 循环所包围的面积.
c W
d
B
逆循环: p-V图上按逆时针方向进行的循
环过程. 如右图所示的循环AdBcA是逆循环. o VA
QT
RT
ln V2 V1
RT
ln
p1 p2
(P223页13 14式)
p p1
A
T1 T2 Qab
p2
T1 B
p4
W
D
p3
C
Qcd T2 V
o V1 V4
V2 V3
13-5 循环过程 卡诺循环
A — B 等温膨胀吸热
Q1
Qab
RT1 ln
V2 V1
C — D 等温压缩放热
Q2
Qcd
各种热机的效率
液体燃料火箭 48% 柴油机 37%
汽油机
25% 蒸汽机 8%
第十三章 热力学基础
13-5 循环过程 卡诺循环
热机 : 持续地将热量转变为功的机器 .
第十三章 热力学基础
13-5 循环过程 卡诺循环 致冷机 ：利用外界对工作物质做功使热量持续地由低温处流入