循环过程
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
QBC
Cv (TD TA ) 1 Cv (TC TB )
TD TA 1 TC TB
2018/7/14
B
D
放
A
V1
V2
8
4.6 循环过程 又AB和CD是绝热过程：
TA V1 TB V2
1
1
,
TD V1 TC V2
1
p3
o V1 V4
2018/7/14
C Qcd T2 所以V V2 V3
4.6 循环过程
V3 ln Q2 T2 V4 1 1 Q1 T1 ln V2 V1
卡诺热机效率
T2 1 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 .
o
2018/7/14
VA
VB V
4
4.6 循环过程 输出净功 W Q1 Q2 Q 总吸热 总放热
Q1 Q2 （取绝对值）
二 热机效率和致冷机的致冷系数
热机（正循环）系统对外界做静功 致冷机（逆循环）外界对系统做静功
2018/7/14 5
4.6 循环过程
p
A
W
d
c
B
VB V
高温热源 Q1
1 2 吗 ？
p
T1
p
T1
W1
W1 W2
W2
T3
W1
W1 W2
W2
T2
V
T2
o
o
V
1 2
2018/7/14
1 2
16
4.6 循环过程 例2 一电冰箱放在室温为 20 C 的房 间里 ，冰箱储藏柜中的温度维持在 5 C . 现每天有 2.0 107 J 的热量自房间传入冰箱 内 , 若要维持冰箱内温度不变 , 外界每天需 作多少功 , 其功率为多少? 设在 5 C 至 20 C 之间运转的冰箱的致冷系数是卡诺致冷机 致冷系数的 55% . 解 e e卡 55% T2 55 10.2 T1 T2 100
4.6 循环过程 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 .
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.
2018/7/14 10
4.6 循环过程 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
p2 p4
A
T1 T2
T1
D
高温热源T1 Q1 卡诺热机
所以
TA TD TB TC
P
吸
C D
Biblioteka Baidu
TD TA T 1 1 A TC TB T
B
B
放
V1 1 V 2
2018/7/14
1
A
V1
V2
9
4.6 循环过程 各种热机的效率 液体燃料火箭
柴油机 汽油机 蒸汽机
48% 37% 25% 8%
热机 Q2 低温热源
W
o
VA
Q2 W Q1 Q2 1 热机效率 Q1 Q1 Q1
2018/7/14 6
4.6 循环过程
p
A
c
W
d
高温热源 Q1 B
VB V
o
致冷机 Q2 低温热源
W
VA
致冷机致 冷系数
2018/7/14
Q2 Q2 e W Q1 Q2
7
4.6 循环过程 例 1 汽油机可近似看成如图循环过程 (Otto循环)，其中AB和CD为绝热过程，求 此循环效率. P 解 QDA C 1 吸
2018/7/14
20
4.6 循环过程
在( 2 – 3 )等体吸热
2018/7/14 1
4.6 循环过程 热机 : 持续地将热量转变为功的机器 .
2018/7/14
2
4.6 循环过程
冰箱循环示意图
2018/7/14
3
4.6 循环过程
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 . p 特征 U 0 A c W 由热力学第一定律 d B Q W
保持冰箱在 5 C 至 20 C 之间运转， 每 天需作功
W Q1 Q2 Q1 Q 0.2 10 J
功率
'
7
W 0.2 107 P W 23W t 24 3600
2018/7/14
19
4.6 循环过程
定体加热循环(奥托循环)
• 德国工程师奥托(Otto,1832-1891)于1876年仿效 卡诺循环设计使用气体燃料的火花塞点火式四冲 程内燃机。 • 所使用的工作物质主要是天然气体及汽油蒸汽， 这种内燃机也称为汽油机。
W
B
W
p3
T2
V2
o V1 V4
2018/7/14
C V
Q2
低温热源T2
11
V3
4.6 循环过程 理想气体卡诺循环热机效率的计算 A — B 等温膨胀吸热
p p1
p2 p4
A
T1 T2
Qab T1
D
Q1 Qab
V2 RT1 ln V1
W
B C V
C — D 等温压缩放热
p3
o V1 V4
2018/7/14
Qcd T2
V3 Q2 Qcd RT2 ln V4
V2
V3
12
4.6 循环过程 B — C 绝热过程
T1V2
p p1
p2 p4
A
1
T2V3
1
T1 T2
Qab T1
D
D — A 绝热过程
W
B
V1 T1 V4 T2
V2 V3 V1 V4
13
1
2018/7/14 17
4.6 循环过程
Q2 由 e Q1 Q2
e 1 Q2 得 Q1 e
' 7
房间传入冰箱的热量 Q 2.0 10 J ' 热平衡时 Q Q2
e 1 ' e 1 Q1 Q2 Q 2.2 107 J e e
2018/7/14
18
4.6 循环过程
14
2018/7/14
4.6 循环过程 卡诺致冷机（卡诺逆循环） 高温热源T1 p T T 1 2 A Q1 Q1
T1
D
W
Q2
B C
卡诺致冷机
W
Q2
V
o
T2
低温热源T2
Q2 T2 e Q1 Q2 T1 T2
15
卡诺致冷机致冷系数
2018/7/14
4.6 循环过程 讨 论 图中两卡诺循环
Cv (TD TA ) 1 Cv (TC TB )
TD TA 1 TC TB
2018/7/14
B
D
放
A
V1
V2
8
4.6 循环过程 又AB和CD是绝热过程：
TA V1 TB V2
1
1
,
TD V1 TC V2
1
p3
o V1 V4
2018/7/14
C Qcd T2 所以V V2 V3
4.6 循环过程
V3 ln Q2 T2 V4 1 1 Q1 T1 ln V2 V1
卡诺热机效率
T2 1 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 .
o
2018/7/14
VA
VB V
4
4.6 循环过程 输出净功 W Q1 Q2 Q 总吸热 总放热
Q1 Q2 （取绝对值）
二 热机效率和致冷机的致冷系数
热机（正循环）系统对外界做静功 致冷机（逆循环）外界对系统做静功
2018/7/14 5
4.6 循环过程
p
A
W
d
c
B
VB V
高温热源 Q1
1 2 吗 ？
p
T1
p
T1
W1
W1 W2
W2
T3
W1
W1 W2
W2
T2
V
T2
o
o
V
1 2
2018/7/14
1 2
16
4.6 循环过程 例2 一电冰箱放在室温为 20 C 的房 间里 ，冰箱储藏柜中的温度维持在 5 C . 现每天有 2.0 107 J 的热量自房间传入冰箱 内 , 若要维持冰箱内温度不变 , 外界每天需 作多少功 , 其功率为多少? 设在 5 C 至 20 C 之间运转的冰箱的致冷系数是卡诺致冷机 致冷系数的 55% . 解 e e卡 55% T2 55 10.2 T1 T2 100
4.6 循环过程 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 .
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.
2018/7/14 10
4.6 循环过程 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
p2 p4
A
T1 T2
T1
D
高温热源T1 Q1 卡诺热机
所以
TA TD TB TC
P
吸
C D
Biblioteka Baidu
TD TA T 1 1 A TC TB T
B
B
放
V1 1 V 2
2018/7/14
1
A
V1
V2
9
4.6 循环过程 各种热机的效率 液体燃料火箭
柴油机 汽油机 蒸汽机
48% 37% 25% 8%
热机 Q2 低温热源
W
o
VA
Q2 W Q1 Q2 1 热机效率 Q1 Q1 Q1
2018/7/14 6
4.6 循环过程
p
A
c
W
d
高温热源 Q1 B
VB V
o
致冷机 Q2 低温热源
W
VA
致冷机致 冷系数
2018/7/14
Q2 Q2 e W Q1 Q2
7
4.6 循环过程 例 1 汽油机可近似看成如图循环过程 (Otto循环)，其中AB和CD为绝热过程，求 此循环效率. P 解 QDA C 1 吸
2018/7/14
20
4.6 循环过程
在( 2 – 3 )等体吸热
2018/7/14 1
4.6 循环过程 热机 : 持续地将热量转变为功的机器 .
2018/7/14
2
4.6 循环过程
冰箱循环示意图
2018/7/14
3
4.6 循环过程
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 . p 特征 U 0 A c W 由热力学第一定律 d B Q W
保持冰箱在 5 C 至 20 C 之间运转， 每 天需作功
W Q1 Q2 Q1 Q 0.2 10 J
功率
'
7
W 0.2 107 P W 23W t 24 3600
2018/7/14
19
4.6 循环过程
定体加热循环(奥托循环)
• 德国工程师奥托(Otto,1832-1891)于1876年仿效 卡诺循环设计使用气体燃料的火花塞点火式四冲 程内燃机。 • 所使用的工作物质主要是天然气体及汽油蒸汽， 这种内燃机也称为汽油机。
W
B
W
p3
T2
V2
o V1 V4
2018/7/14
C V
Q2
低温热源T2
11
V3
4.6 循环过程 理想气体卡诺循环热机效率的计算 A — B 等温膨胀吸热
p p1
p2 p4
A
T1 T2
Qab T1
D
Q1 Qab
V2 RT1 ln V1
W
B C V
C — D 等温压缩放热
p3
o V1 V4
2018/7/14
Qcd T2
V3 Q2 Qcd RT2 ln V4
V2
V3
12
4.6 循环过程 B — C 绝热过程
T1V2
p p1
p2 p4
A
1
T2V3
1
T1 T2
Qab T1
D
D — A 绝热过程
W
B
V1 T1 V4 T2
V2 V3 V1 V4
13
1
2018/7/14 17
4.6 循环过程
Q2 由 e Q1 Q2
e 1 Q2 得 Q1 e
' 7
房间传入冰箱的热量 Q 2.0 10 J ' 热平衡时 Q Q2
e 1 ' e 1 Q1 Q2 Q 2.2 107 J e e
2018/7/14
18
4.6 循环过程
14
2018/7/14
4.6 循环过程 卡诺致冷机（卡诺逆循环） 高温热源T1 p T T 1 2 A Q1 Q1
T1
D
W
Q2
B C
卡诺致冷机
W
Q2
V
o
T2
低温热源T2
Q2 T2 e Q1 Q2 T1 T2
15
卡诺致冷机致冷系数
2018/7/14
4.6 循环过程 讨 论 图中两卡诺循环