热力学循环过程ppt课件
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10-3 循环过程
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。
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。
第10章 热力学定律
10-3 循环过程
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
2 逆向卡诺循环（卡诺制冷机）的制冷系数
wQ2 Q2 T2 A Q1Q2 T1T2
T2 w
高温热源
T1
A
Q1
Q2 低温热源
T2
第10章 热力学定律
10-3 循环过程
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
在P-V图 P
正循环
V 正循环过程对应热机
第10章 热力学定律
10-3 循环过程
Working substance is water
第10章 热力学定律
10-3 循环过程
第10章 热力学定律
10-3 循环过程
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
a b dT 0 吸收热量
P
Q 1RT1lnV2V 1 p 1
bc
a
Q1
Байду номын сангаас
Q0 T1 T2
p2
b
cd dT 0 放出热量
p4
p3
Q2
d
Q 2R T 2lnV 3V 4 O V 1 V 4 V 2
d a
Q0
T2 T1
第10章 热力学定律
T1
c T2
V3 V
10-3 循环过程
V 3 V 2 1 T 1 T 2 ,V 4 V 1 1 T 1 T 2 V 2 V 1 V 3 V 4
c
4） 爆炸作功
a
d e 作功 绝热
V0
5） 排气
e b 等容 b a 等压
定义压缩比： r V V0
第10章 热力学定律
e
bV V
10-3 循环过程
例: 奥托循环由两条绝热线和两条等容线构成，求效 率。
计算Q1
Q 1C V,mT cT b
P
c Q1
d
同理
b
Q2
Q 2C V,mT dT a
谈谈火的动力和能发动这种动力的机器。
第10章 热力学定律
10-3 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)
第10章 热力学定律
1 卡诺循环的效率
10-3 循环过程
高温热源
T1
A Q1
Q2 低温热源
T2
P
a
Q1
b Q2 d
T1
c T2
O
V
第10章 热力学定律
10-3 循环过程
T 1 T 2 V 2 V 1 V 3 V 4Q 1RT1lnV 2V 1Q 2R T 2lnV 3V 4
A Q 1 Q 2 R ln V 2V 1 ( T 1 T 2 )
A1Q2 1T2
Q Q1
T1
Q1 Q2 T1 T2
说明
1、 T1,T2 2、 1
第10章 热力学定律
10-3 循环过程
(冷冻室)
10-3 循环过程
第10章 热力学定律
10-3 循环过程
3. 热机的效率 (efficiency)
AaB为膨胀过程：Aa
P
BbA为压缩过程：-Ab
PA
A
a
净功： AAa Ab
PB
在一个正循环过程中，系 统所作的净功在数值上等 于P-V 图上循环曲线所包 围的面积。
b VA
循环效率定义为：
P
逆循环
V
第10章 热力学定律
10-3 循环过程
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
压
散热器
缩 机
第10章 热力学定律
(周围环境 )
高温热源
A外A Q1
Q2
低温热源
A Q1
第10章 热力学定律
1 Q2 Q1
B
V VB
10-3 循环过程
4. 逆循环的致冷系数
wQ2 Q2 A Q1Q2
Ｔ高温热源
A Q1
Q2
T 低温热源
第10章 热力学定律
10-3 循环过程
10.3.2 几个特殊的循环过程 卡诺循环 1824年，法国青年科学家卡诺*（N. L. S. Carnot, 1796 ~1832）发表了他 关于热机效率的理论。为提高热机 效率指明方向。
a
1Q2 1Td Ta
V2
Q1
Tc Tb
第10章 热力学定律
V1 V
由绝热过程
10-3 循环过程
TcV21TdV11
TbV21 TaV11
Ta Td Td Ta Tb Tc Tc Tb
1
V1 V2
1
只决定于体积压缩比，若压缩比 7，γ=1.4 ，则 η=55% ，实际只有25%。
第10章 热力学定律
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。
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。
第10章 热力学定律
10-3 循环过程
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
2 逆向卡诺循环（卡诺制冷机）的制冷系数
wQ2 Q2 T2 A Q1Q2 T1T2
T2 w
高温热源
T1
A
Q1
Q2 低温热源
T2
第10章 热力学定律
10-3 循环过程
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
在P-V图 P
正循环
V 正循环过程对应热机
第10章 热力学定律
10-3 循环过程
Working substance is water
第10章 热力学定律
10-3 循环过程
第10章 热力学定律
10-3 循环过程
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
a b dT 0 吸收热量
P
Q 1RT1lnV2V 1 p 1
bc
a
Q1
Байду номын сангаас
Q0 T1 T2
p2
b
cd dT 0 放出热量
p4
p3
Q2
d
Q 2R T 2lnV 3V 4 O V 1 V 4 V 2
d a
Q0
T2 T1
第10章 热力学定律
T1
c T2
V3 V
10-3 循环过程
V 3 V 2 1 T 1 T 2 ,V 4 V 1 1 T 1 T 2 V 2 V 1 V 3 V 4
c
4） 爆炸作功
a
d e 作功 绝热
V0
5） 排气
e b 等容 b a 等压
定义压缩比： r V V0
第10章 热力学定律
e
bV V
10-3 循环过程
例: 奥托循环由两条绝热线和两条等容线构成，求效 率。
计算Q1
Q 1C V,mT cT b
P
c Q1
d
同理
b
Q2
Q 2C V,mT dT a
谈谈火的动力和能发动这种动力的机器。
第10章 热力学定律
10-3 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)
第10章 热力学定律
1 卡诺循环的效率
10-3 循环过程
高温热源
T1
A Q1
Q2 低温热源
T2
P
a
Q1
b Q2 d
T1
c T2
O
V
第10章 热力学定律
10-3 循环过程
T 1 T 2 V 2 V 1 V 3 V 4Q 1RT1lnV 2V 1Q 2R T 2lnV 3V 4
A Q 1 Q 2 R ln V 2V 1 ( T 1 T 2 )
A1Q2 1T2
Q Q1
T1
Q1 Q2 T1 T2
说明
1、 T1,T2 2、 1
第10章 热力学定律
10-3 循环过程
(冷冻室)
10-3 循环过程
第10章 热力学定律
10-3 循环过程
3. 热机的效率 (efficiency)
AaB为膨胀过程：Aa
P
BbA为压缩过程：-Ab
PA
A
a
净功： AAa Ab
PB
在一个正循环过程中，系 统所作的净功在数值上等 于P-V 图上循环曲线所包 围的面积。
b VA
循环效率定义为：
P
逆循环
V
第10章 热力学定律
10-3 循环过程
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
压
散热器
缩 机
第10章 热力学定律
(周围环境 )
高温热源
A外A Q1
Q2
低温热源
A Q1
第10章 热力学定律
1 Q2 Q1
B
V VB
10-3 循环过程
4. 逆循环的致冷系数
wQ2 Q2 A Q1Q2
Ｔ高温热源
A Q1
Q2
T 低温热源
第10章 热力学定律
10-3 循环过程
10.3.2 几个特殊的循环过程 卡诺循环 1824年，法国青年科学家卡诺*（N. L. S. Carnot, 1796 ~1832）发表了他 关于热机效率的理论。为提高热机 效率指明方向。
a
1Q2 1Td Ta
V2
Q1
Tc Tb
第10章 热力学定律
V1 V
由绝热过程
10-3 循环过程
TcV21TdV11
TbV21 TaV11
Ta Td Td Ta Tb Tc Tc Tb
1
V1 V2
1
只决定于体积压缩比，若压缩比 7，γ=1.4 ，则 η=55% ，实际只有25%。
第10章 热力学定律