卡诺与逆卡诺循环
卡诺原理和逆卡诺原理
卡诺原理和逆卡诺原理
卡诺原理和逆卡诺原理是热力学中的重要原理，它们在制冷技术中有着广泛的应用。
卡诺原理指出，在相同的高温热源和相同的低温热源之间工作的一切不可逆热机的效率不可能大于可逆卡诺热机的效率。
也就是说，如果要将热量从低温热源传输到高温热源，那么采用可逆卡诺循环的方式是效率最高的。
逆卡诺原理则是指制冷过程中，通过反向应用卡诺循环，即通过消耗机械功使热量从低温物体传递到高温物体的过程。
这个原理在制冷技术中有着广泛的应用，例如在空调和冰箱等制冷设备中，就是通过消耗电能等机械功，将室内的热量“搬”到室外，从而实现制冷效果。
以上内容仅供参考，如需获取更多信息，建议查阅相关文献或咨询专业人士。
循环过程-卡诺循环
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
从上式可知, 在低温处放出的热量越小, 则热机的效率越高.
如果在低温热源处不放热量, 即Q放=0, 则热机的效率等于 100% !!
即系统在高温热源处吸收的热量全部用于对外做功 ! (不违反 热力学第一定律 )
这种情况能实现吗 ?
根据实际经验这种现象是不能实现的 !!
第十三章 热力学基础
/19
13-5 循环过程 卡诺循环
T1 B
W
D Q2 T2
C
V
/19
13-5 循环过程 卡诺循环
Q2 Q1 Q1 T1
T2 T1
Q2 T2
将上式代入致冷系数定义式 e Q2 Q1 Q2
得到卡诺致冷机的致冷系数为:
e Q2
1
1
Q1 Q2 Q1 / Q2 1 T1 / T2 1
T2 T1 T2
(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
7.5循环过程 卡诺循环
有摩擦存在的卡诺循环叫作不可逆卡诺循 环，相应的热机叫不可逆卡诺热机，它的效 率低于可逆卡诺热机的效率。关于这一点的 详细分析，见下一节的内容。 卡诺循环为提高热机效率指明了方向。通 过提高高温热源或降低低温热源的温度都可 以提高热机的效率，实际应用中总是采取前 者，这是因为热机大多是以外界环境作为低 温热源的，而要想降低整个外界环境的温度 是得不偿失的！
Q2 Q2 A Q1 Q2
3. 能流图 制冷循环也可使用能流图表示。
高温热源
A
工质
Q1 A Q2
Q2
低温热源
4. 热泵 制冷机也可以用来达到升温的目的。例如 我们家中的空调器。夏季，将室内作为低温 热源使用，可以达到致冷的效果；冬季，将 室内作为高温热源使用，又可以达到供热的 效果。以此原理设计的制冷机叫热泵。
T1V1
1
T2V4
1
V2 V3 V1 V4
Q2 T2 1 1 Q1 T1
要特别注意，在上述卡诺循环中，我们没 有考虑循环过程中存在摩擦的情况。无摩擦 准静态卡诺循环又被称作可逆卡诺循环，相 应的热机叫可逆卡诺热机。
可逆卡诺循环的效率只由两个单一热源的 温度决定，与工质无关。
V1 V4 V2 V3
c V
O
2. 可逆卡诺循环的效率
V2 Q1 RT1 ln V1
V3 Q2 RT2 ln V4
T2 ln( V3 / V4 ) Q2 1 1 Q1 T1 ln( V2 / V1 )
对 b → c 、d → a 两过程使用绝热过程方 程，则有：
T1V2 1 T2V3 1
A Q2 1 Q1 Q1
3. 能流图 经常使用能流图来直观反映热机工作时的 能量转换关系。
卡诺与逆卡诺循环
三、致冷循环——逆卡诺循环
A
=
Q2 Q1 Q2
A
Q1
P
对于卡诺循环
Q1 Q2
=
T1 T2
Q2
0
V
低温热源
卡诺机之致冷系数为：
η w
=
T2 T1 T2
=1
1
w 的数值区间
( 0, )
8
低温热源温度越低温差越大，致冷系数越小。
1. 例：可逆热机的效率为 ，若将此热机按原循环逆向运行而作为 致冷机，求：(1)该致冷机的致冷系数；(2) 在致冷循环中，当输入 功为 450 kJ 时，该致冷机从低温热源的吸热 Q2和向高温热源的 放热 Q1 。
η η 可逆=
卡诺 =1
T T
2 1
2. 对于一切不可逆机（实际热机）有：
η η 不可逆 <
可逆 = 1
T2 T1
卡诺定理的意义：它指出了提高热机效率
的方向：
1. 使不可逆机尽量接近可逆机；
2. 提高高温热源的温度。（用降低低温
热源的温度的方法来提高效率是不经济的）
P
A =S绿 P
色
A =S红色
V
V
循环过程顺时针方向 循环过程逆时针方向 系统对外作正功 A>0 外界对系统作功 A<0 系统吸热 Q=A>0 系统放热 Q=A<0
二、卡诺循环
高温热源
Q1 A
Q2
低温热源
Pa T1Q1
b
d
Q2
T2
c
0 V1 V4 V2 V3 V
η=
A
Q1
=
Q1 Q Q1
2
=1
Q2 Q1
制冷原理逆卡诺循环
制冷原理逆卡诺循环逆卡诺循环（Reverse Carnot Cycle）是一种理想的制冷循环过程，其原理是利用逆转卡诺循环的工作原理来实现制冷效果。
逆卡诺循环是卡诺循环的反过程，卡诺循环是一种理想的热机循环过程，利用 Carnot 原理进行热能转换，而逆卡诺循环则是将热能转换成冷能的过程。
逆卡诺循环的主要特点是在一个系统中，以压缩和膨胀工作为基础，通过逆卡诺循环的过程，将热能从低温环境中吸收，并以制冷剂的形式传递给高温环境，以实现温度的降低。
逆卡诺循环的过程包括四个阶段：膨胀、冷却、压缩和加热。
首先，制冷剂被膨胀到低压、低温状态。
在这个阶段，制冷剂从高压区域流向低压区域，流过一个膨胀阀，使其温度降低。
接下来，制冷剂通过一个冷却器，与低温环境交换热量。
由于制冷剂的温度比低温环境的温度高，所以制冷剂吸收了低温环境的热量，使得低温环境的温度进一步降低，而制冷剂的温度升高。
然后，制冷剂被压缩到高压、高温状态。
在这个阶段，制冷剂通过一个压缩机，被压缩成高温高压状态。
这个过程需要外部能量的输入，通过压缩机提供。
最后，制冷剂通过一个加热器，与高温环境交换热量。
由于制冷剂的温度比高温环境的温度低，所以制冷剂释放了热量，使得高温环境的温度略微上升，而制冷剂的温度进一步降低。
通过以上的四个阶段，制冷剂的温度经过膨胀、冷却、压缩和加热的过程，温度得到了进一步的降低，从而实现了制冷效果。
逆卡诺循环具有高效、节能的特点，因为它利用了逆转卡诺循环的工作原理，最大限度地利用了热能的转化过程。
逆卡诺循环适用于制冷行业，如冰箱、空调等设备，以及一些工业生产中需要制冷的过程。
然而，实际的逆卡诺循环往往会存在一些能量损耗，例如制冷剂在膨胀和压缩过程中会产生一定的热损失，这些损失会导致制冷效果的下降。
因此，在实际的制冷设备中，往往会采用一些增强制冷效果的方法，例如利用换热器来提高制冷剂的冷却和加热效果，以及利用增压器来提高制冷剂的压缩效果等。
卡诺循环
卡诺循环一．关键字：卡诺热机、物理、化学、卡诺循环、等温压缩、绝热膨胀、状态、压缩、效率、温度、原理、定温。
二．引言通过将近一学期物理的学习，对物理这一学科有了粗略的认识以及肤浅的理解。
其中，对卡诺循环，卡诺热机这一方面比较感兴趣，并且查阅了相关材料，还有自己对其的理解，写了此篇文章。
物理学与化学，作为自然科学的两个分支，关系十分密切，任何一种化学变化总是伴随着物理变化，物理因素的作用也都会引起化学变化，自然科学中化学和物理历来是亲如兄弟、相辅相成的两个基本学科，它们虽曾有过约定俗成的分工，各司其职，但非各自为战,“化学和物理合在一起，在自然科学中形成了一个轴心”。
就拿卡诺循环来说，卡诺循环在物理学与化学方面都有重要应用。
下面我从三方面介绍卡诺循环。
三．尼古拉·雷奥纳德·卡诺尼古拉·雷奥纳德·卡诺（Nicolas Leonard Sadi Carnot,1796～1823）法国物理学家、军事工程师。
卡诺提出了作为热力学重要理论基础的卡诺循环和卡诺定理，从理论上解决了提高热机效率的根本途径。
1832年8月24日卡诺因染霍乱症在巴黎逝世，年仅36岁。
四．卡诺循环的定义卡诺循环(Carnot cycle) 是由法国工程师尼古拉·莱昂纳尔·萨迪·卡诺于1824年提出的，以分析热机的工作过程，卡诺循环包括四个步骤：等温膨胀，绝热膨胀，等温压缩，绝热压缩。
即理想气体从状态1（Ｐ1，Ｖ1，Ｔ1）等温膨胀到状态2（Ｐ2，Ｖ2，Ｔ2），再从状态2绝热膨胀到状态3（Ｐ3，Ｖ3，Ｔ3），此后，从状态3等温压缩到状态4（Ｐ4，Ｖ4，Ｔ4），最后从状态4绝热压缩回到状态1。
这种由两个等温过程和两个绝热过程所构成的循环称为卡诺循环。
五．卡诺热机的原理设一热机中有一定量的工质，工作在温度分别为T1和T2的两恒温热源间。
卡诺循环由两个可逆的定温过程和两个可逆的绝热过程（定熵）组成四个过程的顺序如下：定温膨胀过程a-b ：工质在定温T1下，从高温热源吸热Q1并作膨胀功Wo 。
论卡诺循环
论卡诺循环一．引言通过将近一学期物理化学的学习，对物理化学这一学科有了粗略的认识以及肤浅的理解。
其中，对卡诺循环，卡诺热机这一方面比较感兴趣，并且查阅了相关材料，还有自己对其的理解，写了此篇物化小论文。
二．尼古拉·雷奥纳德·卡诺尼古拉·雷奥纳德·卡诺（Nicolas Leonard Sadi Carnot,1796～1823）法国物理学家、军事工程师。
卡诺提出了作为热力学重要理论基础的卡诺循环和卡诺定理，从理论上解决了提高热机效率的根本途径。
1832年8月24日卡诺因染霍乱症在巴黎逝世，年仅36岁。
三．卡诺热机的由来随着蒸汽机的发明，第一次工业革命在欧洲逐渐兴旺起来。
蒸汽机在法国和英国等国家创造了极大的价值，使工业话生产极大的代替了手工生产，增加了国力和财力。
作为法国人的卡诺亲自经历了这次巨大的变革，然而，他也切实的看到人们仅仅是能运用热机代替人力，但是对热机效率及工作原理的理论认识还不够深入。
为了解决当时对热机的两个集中的问题：（1）热机效率是否有一极限？（2）什么样的热机工作物质是最理想的？卡诺不是盲从但是主流的工程师们就事论事，从热机的适用性、安全性和燃料的经济性几个方面来改进热机。
卡诺是采用了截然不同的途径，他不是研究个别的热机，而是寻求一种可以作为一般热机的比较标准的理想热机。
卡诺抛弃“热质”学说的原因，首先是受菲涅耳（A．J．Fresnel，1788－1827）的影响。
菲涅耳认为光和热是一组相似的现象，既然光是物质粒子振动的结果，那么热也应当是物质粒子振动的结果，是物质的一种运动形式，而不是什么虚无缥缈没有质量的东西。
卡诺接受了菲涅耳的设想，他一方面运用热的动力学新概念重新审度他在1824年提出的热机理论，发现只要用“热量”一词代替“热质”，他的理论仍然成立。
另一方面，他又深入研究伦福德伯爵（C．Rrmford）和戴维（H．Davy）的磨擦生热的实验，并计划用实验来揭示在液体或气体中的磨擦热效应的定量关系，他计算出热功当量为3.7焦耳/卡，比焦耳（J．P．Joule）的工作超前将近20年。
逆卡诺循环原理
逆卡诺循环是理想的可逆制冷循环，它是由两个定温过程和两个绝热过程组成。
循环时，高、低温热源恒定，制冷工质在冷凝器和蒸发器中与热源间无传热温差，制冷工质流经各个设备中不考虑任何损失，因此，逆卡诺循环是理想制冷循环，它的制冷系数是最高的，但工程上无法实现。
(见笔记，关键在于运动无摩擦，传热我温差)2）：工程中，由于液体在绝热膨胀前后体积变化很小，回收的膨胀功有限，且高精度的膨胀机也很难加工。
因此，在蒸汽压缩式制冷循环中，均由节流机构（如节流阀、膨胀阀、毛细管等）代替膨胀机。
此外，若压缩机吸入的是湿蒸汽，在压缩过程中必产生湿压缩，而湿压缩会引起种种不良的后果，严重时产生液击，冲缸事变，甚至毁坏压缩机，在实际运行时严禁发生。
因此，在蒸汽压缩式制冷循环中，进入压缩机的制冷工质应是干饱和蒸汽（或过热蒸汽），这种压缩过程为干压缩。
2．对单紦骠汽压缩制冷理论循环作哪些假设？与实际循环有何区别？答：1）理论循环假定：①压缩过程是等熵过程；②节流过程是等焓过程；③冷凝器内压降为零，入口为饱和液体，传热温差为零，蒸发器内压降为零，入口为饱和蒸汽，传热温差为零；④工质在管路状态不变，压降温差为零。
2）区别：①实际压缩过程是多变过程；②冷凝器入口为过冷液体；③蒸发器入口为过热蒸汽；④冷凝蒸发过程存在传热温差tk=t+Δtkto=t-Δto。
3．什么是制冷循环的热力完善度？制冷系数？C.O.P值？E.E.R？什么(_shen me)是热泵的供热系数？答：1）通常将工作于相同温度间的实际制冷循环的制冷系数εs与逆卡诺制冷循环的制冷系数εk之比，称为热力完善度，即：η=εs/εk。
2）制冷系数是描述评价制冷循环的一个重要技术经济指标，与制冷剂的性质和制冷循环的工作条件有关。
通常冷凝温度tk越高，蒸发温度to越低，制冷系数ε0越小。
公式：ε0=T0 /（Tk—T0）3）实际制冷系数（εs）又称为性能系数，用C.O.P表示，也可称为单位轴功率制冷量，用Ke值表示。
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
逆卡诺循环 循环效率
逆卡诺循环循环效率全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：逆卡诺循环是一种热力学循环过程，其能够提高循环效率，达到更高的能量转换效率。
在我们日常生活和工业生产过程中，逆卡诺循环被广泛应用于各种领域，包括空调、制冷设备、发电机等。
下面我们将深入探讨逆卡诺循环的原理、过程及其在提高循环效率方面的重要性。
让我们来了解一下逆卡诺循环的基本原理。
逆卡诺循环是卡诺循环的逆过程，其工作原理是通过将热源和冷源的位置互换，以实现热能的转换。
逆卡诺循环包括四个主要的过程：等温膨胀、绝热膨胀、等温压缩和绝热压缩。
在等温膨胀过程中，工质从高温热源吸热，从而膨胀产生功。
绝热膨胀过程中，工质在不吸收热量的情况下膨胀，绝热膨胀过程中温度下降。
等温压缩过程中，工质被压缩，释放热量给冷源。
绝热压缩过程中，工质在不释放热量的情况下被压缩。
通过上述过程，逆卡诺循环可以实现高效的能量转换。
与其他常见的循环相比，逆卡诺循环具有更高的理论循环效率。
在实际应用中，虽然逆卡诺循环是一个理想化的模型，但通过逆卡诺循环的优化设计和实施，可以在实际工程中获得更高的效率。
逆卡诺循环在各个领域都有着重要的应用。
在空调和制冷设备中，逆卡诺循环被广泛应用于提供舒适的环境和保持产品的质量。
在逆卡诺制冷循环中，通过将热量从低温区域传递到高温区域，从而实现制冷效果。
逆卡诺循环也被用于发电机中，通过高效率的热能转换，提高发电效率，降低能源消耗。
除了在工业生产中应用，逆卡诺循环也在科研领域中发挥着重要作用。
科学家们通过对逆卡诺循环的研究，不断改进循环过程，提高工程系统的效率，为可持续发展和能源资源的节约做出贡献。
在提高逆卡诺循环效率方面，我们需要注意以下几点。
要充分理解逆卡诺循环的原理和过程，通过科学的方法和工程设计，优化循环系统，提高能源转换效率。
要注意循环系统的运行条件和环境因素，调整合适的工作参数，确保系统运行稳定和高效。
要关注逆卡诺循环中的能量损失和热量传递过程，采取措施减小能量损失，提高热能利用效率。
高二物理竞赛循环过程卡诺循环课件
第4章 热力学基础
讨论
图中两卡诺循环 1 2 吗 ？
p
T1
o
A1 A2 T2
A1 A2
V
p
T1
o
T3 A1 A2
A1
A2
T2
V
1 2
1 2
9
第4章 热力学基础
热机发展简介
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 . 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
•热机循环至少需要两个热源。否则，海水 降0.010C，可供全世界1700年所需能量， 就无能源危机了。
7
第4章 热力学基础
2 卡诺致冷机（卡诺逆循环）
p
A Q1
T1 T2
高温热源 T1
T1 B
A
Q1
卡诺致冷机
A
D C
Q2 T2 V o
Q2 低温热源 T2
卡诺致冷机致冷系数 Q2 T2
Q1 Q2 T1 T2
2
第4章 热力学基础
逆循环: 系统循环一次
净功 净放热
W净 < 0 Q净 = Q2 – Q1
热一定律 Q2－Q1＝W净 ＜0
pa
Q2
b Q1
W净 c d
0 Va
Vc V
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。
致冷系数:
e Q2 Q2 | W净 | Q1 Q2
3
热 界量 每自 天房需间作传多入少冰功箱, 其内功, 率若为要多维少持?冰箱设内在温5度C 不至变20,
外
C
之间运转的致冷机 ( 冰箱 ) 的致冷系数, 是卡诺致冷机
8-1 逆卡诺循环
T 1T 2WQ 2Q 1Q 2Q 1热机热泵卡诺循环奥托循环狄塞尔循环朗肯循环布雷顿循环制冷循环热泵循环1824年，卡诺循环提出▪卡诺热机和卡诺循环从理论上预示了制冷和热泵的可能性。
1834年，蒸气压缩制冷机▪70岁美国科学家Perkins制作以乙醚为制冷剂的蒸气压缩制冷机。
1844年，空气压缩制冷机▪美国医生Gorrie为发烧病人制造空气制冷机。
1859年，氨水吸收制冷机▪法国人Carre制成第一台氨水吸收式制冷机组。
逆向卡诺循环▪理想的制冷循环▪1→2:定熵压缩▪2→3:定温放热▪3→4:定熵膨胀▪4→5:定温吸热3214T so T 0T R q 1q 2w 1环境温度冷库温度00q w =012w w w =-012q q q =-w 2制冷系数：▪描述制冷循环的效率：收获/付出。
▪制冷剂从冷库吸取的热量与循环消耗的净功的比值。
011R T T ε=-3214T so T 0T R q 1q 2w 1w 2 结论：▪1、冷库与环境温差越大，效率越低。
▪2、制冷系数大部分情况下大于1，也可小于1。
▪3、临界条件：()2201200R R R R q q T s T w q q T T s T T ε∆====--∆-02RT T =供热系数：▪描述供热循环的效率：收获/付出。
▪工质向热源放出的热量与循环消耗的净功的比值。
011H T T ζ=-3214Ts o T H T 0q 1q 2w 1w 2 结论：▪1、热源与环境温差越大，效率越低。
▪2、供热系数恒大于1。
()1101200H H H H q q T s T w q q T T s T T ζ∆====--∆-。
工程热力学与传热学-§4-2 卡诺循环与卡诺定理
• 在相同高温热源和低温热源间工作的任何不可逆 热机的热效率都小于可逆热机的热效率。
§4-2 卡诺循环与卡诺定理
假如t,R1t,R2
WR1 WR2 Q2 Q2 '
R1带动R2逆向运行
Q2 ' Q2 WR1 WR2
单一热源热机，违背热力学第二定律
t,R1t,R2、 t,R1<t,R2不可能
温差是不可能连续地将热能转变为机械能，只有一个热源的 热机（第二类永动机）是不可能的。
9
§4-2 卡诺循环与卡诺定理
逆向卡诺循环： （1）卡诺制冷循环：
制冷系数： （2）卡诺热泵循环：
供热系数：
10
§4-2 卡诺循环与卡诺定理
3．卡诺定理
定理一
• 在相同的高温热源和低温热源间工作的一切可逆 热机具有相同的热效率，与工质的性质无关。
(2) 逆向循环： 动画 消耗功将热量从低温热源转移到高温热源的循环，如
制冷装置循环或热泵循环。
在p-v与T-s图上，逆向循环按逆时针方向进行。
5
§4-2 卡诺循环与卡诺定理
根据热力学第一定律，
通常用工作系数评价逆向循环的 热经济性。 制冷系数 ：制冷装置工作系数
供热系数 ： 热泵工作系数
高温热源 放热Q1
8
§4-2 卡诺循环与卡诺定理
结论：
(1) 卡诺循环的热效率只取决于高温热源的温度与低 温热源的温度，而与工质的性质无关;
(2) 卡诺循环的热效率总是小于1，不可能等于1，因为
T1→∞ 或T2＝0K都是不可能的。这说明通过热机循环不可
能将热能全部转变为机械能;
(3) 当T1=T2时，卡诺循环的热效率等于零，这说明没有
热学循环过程卡诺循环
1.卡诺机必须有两个热源。两个热源的温度差才是热 动力的真正源泉热机效率与工作物质无关，只与两热 源温度有关。
例如：波音飞机不用价格较贵的高标号汽油作燃料，而采用航 空煤油作燃料。 16
2.热机效率不能大于 1 或等于 1，只能小于 1。 •如果大于 1，W > Q吸 则违反了能 量守恒定律。 T2 0 或 T1 •如果为 1 则 现在的技术还不能达到绝对 0 K； T1 这是不能实现的， 因此热机效率只能小于 1！ 3.提高热机效率的方法。
EBC CV (TC TB ) 20775 J P ABC P(VC VB ) R(TC TB )
1 8.31 (300 1300) 8310 J
QBC CP (TC TB )
7 1 8.31 (300 1300) o 2 29085 J 放热 或由热力学第一定律 Q E A
8
CV (T1 T4 ) T4 T1 1 1 CV (T3 T2 ) T3 T2 1 12为绝热压缩过程 V T C 1 T1 V1 1 1 V2 T1 V1 T2 T2 V2
34为绝热膨胀过程
1 1
A
等温线 TA 1300K
C
Tc 300K
B
0 .5
5 V ( m3 )
ACA 0 5 QCA ECA CV ( TA TC ) 1 8.31 (1300 300) 2 20775 J 吸热 11
CA为等容升压过程
QBC 20775 8310 29085 J 放热
一个循环中的内能增量为：
|Q放 | ②.热机效率 1 Q吸 P
循环过程 卡诺循环
P
由1→2的膨胀过程中系统从 高温热源（外界）吸热Q1。
1
Q吸
正循环
W 2
由2 →1的压缩过程中系统向 低温热源（外界）放热Q2。 正循环过程中，系统从外 界吸收的总热量（净热） 为：Q1-Q2。
o
Q放
V1
V2
V
符号规定：在此我们规定W、Q均取绝对值。-W表示 系统对外作负功，-Q表示系统向外界放热。
高温热源T1
Q1
热机
Q2
W
热机效率
W Q1
低温热源T2
W Q1 Q2 ,
Q1 Q2 Q2 1 1 Q1 Q1
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、致冷机
致冷机的工作物 质作逆循环。通过外 界对系统作功将系统 由低温源吸收的热量 传递到高温源，从而 使低温源温度降低。
Q放
热泵
Q吸
低温热源T2
室外
由能量守恒
Q1 W Q2
Q1 W Q2 1 e W W
W
例：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 解：① AB为等温膨 胀过程
TA TB 1300K
A
等温线
C
o
B
E AB 0
0 .5
5
V (m )
3
QAB WAB
P
A
5 1 8.31 1300 ln 0 .5
m VB RTA ln M VA
循环过程卡诺循环
pA
c
W
d
B
o VA
VB V
热机（正循环）W 0
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
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 .
pA
c
W
d
B
o VA
VB V
高温热源
Q1
致冷机
W
Q2
低温热源
A — B 等温膨胀吸热
Q1
Qab
m M
RT1
ln
V2 V1
p
p1 A Qab
T1 T2
p2 p4
T1 B
W
D
p3
C
Qcd T2
V
o V1 V4
V2 V3
ln V3
1 Q2 1 T2 V4
Q1
T1 ln V2
V1
Q1
m M
RT1
ln V2 V1
C — D 等温压缩放热
Q2
Qcd
m M
RT2
W Q1
RT1 T1(3CV ,m 2R)ຫໍສະໝຸດ 15.3%三 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 .
p p1 A
T1 T2
p2
T1 B
致冷机（逆循环）W 0
致冷机致冷系数 e Q2 Q2 W Q1 Q2
逆向卡诺循环.ppt
'
'
在不可逆循环中，制冷系数
11
二、热泵循环
• 区别主要有两点： 1. 两者的目的不同。
2. 两者的工作温区往
往有所不同。
12
用于表示热泵效率的指标称为热泵系数或供热系 数，其定义为：
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
QH W
QH——热泵向高温热源的输送热量（kW）， W——热泵机组消耗的外功（kW）。 由式（1－21）可得：
7
qq 0 w
根据热力学第一定律，可写出制冷 机的热平衡式：
qq 0 w
(1—1)
式中 q、q0和w是传递、取出 的单位热量和消耗的单位机械功 （kJ／kg）。
8
根据热力系统，可逆变化过程中熵的变量等于零这一 热力学原理，可以写出逆向卡诺循环的熵变公式：
q qq 11 0 w 0 q 0 w s ' q 0 （1—2） 0 系统 ' ' ' ' ' ' TT T T TT 0 0 T 0
式中W为逆向卡诺循环所消耗的机械功，它等于压缩时 所消耗的功Wk减去膨胀时所作的功Wp，即W=Wk—Wp。因为按 逆向卡诺循环工作的制冷机，它所消耗的功为最小功，由式 （1—2）可得：
T' w min q 0 ' 1 T 0
（1—3）
9
制冷系数
在制冷循环中，制冷剂从被冷却物体中所制取的冷量q0 与所消耗的机械功w之比值称为制冷系数，用代号ε表示：
Q W H Q L 1 1 W W
热泵是一种节能产品！
13
第三章
§13.52 卡诺循环
Vb Q =ν RT ln 1 吸 Va
Vd Q放 =ν RT2 ln Vc
}
Q放 η卡诺 =1− Q 吸
T1高恒温热源 Q 吸 W
热机
Q放
T2低恒温热源
Chapter 13. 热力学基础 ：杨茂田 . 5 卡诺循环 13. 13 作者： §13. 作者
P. 4 / 9 .
ln(Vd /Vc ) T2 ln(Vc /Vd ) η卡诺 = 1− T1 ln(Vb/Va )
o
b
Va Vb
W<0 T2 Q吸
c
Vd Vc
V
T2 = 273 − 3 = 270(K) T = 273 + 27 = 300(K) 1 T2 w卡诺 = =9 T −T2 1
T1高恒温热源 Q放 W′
热机
Q 吸
T2低恒温热源
Chapter 13. 热力学基础 ：杨茂田 . 5 卡诺循环 13. 13 作者： §13. 作者
Chapter 13. 热力学基础 ：杨茂田 . 5 卡诺循环 13. 13 作者： §13. 作者
P. 1 / 9 .
§13. 5 卡诺循环
地热发电厂
Chapter 13. 热力学基础 ：杨茂田 . 5 卡诺循环 13. 13 作者： §13. 作者
P. 2 / 9 .
一、卡诺正循环
a→b：等温膨胀 ( T1 ) ： b→c：绝热膨胀 ： c→d：等温压缩 ( T2 ) ： d→a：绝热压缩 ：
T2 w卡诺 = T −T2 1
p
2
Q吸 3
β γ −1 = 1− 1 q1−γ ⋅ γ β −1
o
V2
V3
4
1 V1
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