《大學物理：13-5循環(huán)過程 卡諾循環(huán)》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《大學物理：13-5循環(huán)過程 卡諾循環(huán)（22頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、13-5 13-5 循環(huán)過程循環(huán)過程 卡諾循環(huán)卡諾循環(huán)第十三章第十三章 熱力學基礎熱力學基礎物理學物理學第五版第五版1 熱機發(fā)展簡介熱機發(fā)展簡介 1698年薩維利和年薩維利和1705年紐可門先后發(fā)年紐可門先后發(fā)明了明了蒸氣機蒸氣機 ，當時蒸氣機的效率極低，當時蒸氣機的效率極低 . 1765年瓦特進行了重大改進年瓦特進行了重大改進 ，大大提高了，大大提高了效率效率 . 人們一直在為提高熱機的效率而努人們一直在為提高熱機的效率而努力，從理論上研究熱機效率問題，力，從理論上研究熱機效率問題， 一方面一方面指明了提高效率的方向，指明了提高效率的方向， 另一方面也推動另一方面也推動了熱學理論的發(fā)展了熱學

2、理論的發(fā)展 .13-5 13-5 循環(huán)過程循環(huán)過程 卡諾循環(huán)卡諾循環(huán)第十三章第十三章 熱力學基礎熱力學基礎物理學物理學第五版第五版2各種熱機的效率各種熱機的效率液體燃料火箭液體燃料火箭柴油機柴油機汽油機汽油機蒸氣機蒸氣機%48%8%37%2513-5 13-5 循環(huán)過程循環(huán)過程 卡諾循環(huán)卡諾循環(huán)第十三章第十三章 熱力學基礎熱力學基礎物理學物理學第五版第五版3熱機熱機 : 持續(xù)地將熱量轉(zhuǎn)變?yōu)楣Φ臋C器持續(xù)地將熱量轉(zhuǎn)變?yōu)楣Φ臋C器 .13-5 13-5 循環(huán)過程循環(huán)過程 卡諾循環(huán)卡諾循環(huán)第十三章第十三章 熱力學基礎熱力學基礎物理學物理學第五版第五版4冰箱循環(huán)示意圖冰箱循環(huán)示意圖13-5 13-5 循環(huán)

3、過程循環(huán)過程 卡諾循環(huán)卡諾循環(huán)第十三章第十三章 熱力學基礎熱力學基礎物理學物理學第五版第五版5pVoW 系統(tǒng)經(jīng)過一系列變化狀態(tài)過程后，又系統(tǒng)經(jīng)過一系列變化狀態(tài)過程后，又回到原來的狀態(tài)的過程叫熱力學循環(huán)過程回到原來的狀態(tài)的過程叫熱力學循環(huán)過程 .由熱力學第一定律由熱力學第一定律WQ 0E特征特征一一 循環(huán)過程循環(huán)過程ABAVBVcd13-5 13-5 循環(huán)過程循環(huán)過程 卡諾循環(huán)卡諾循環(huán)第十三章第十三章 熱力學基礎熱力學基礎物理學物理學第五版第五版6QQQW21凈功凈功總吸熱總吸熱1Q二二 熱機效率和致冷機的致冷系數(shù)熱機效率和致冷機的致冷系數(shù)熱機（熱機（正正循環(huán)）循環(huán)）0W致冷機（致冷機（逆逆循環(huán)

4、）循環(huán)）0W凈吸熱凈吸熱Q總放熱總放熱（取絕對值）取絕對值）2Q13-5 13-5 循環(huán)過程循環(huán)過程 卡諾循環(huán)卡諾循環(huán)第十三章第十三章 熱力學基礎熱力學基礎物理學物理學第五版第五版7熱機熱機熱機效率熱機效率1212111QQQQQQW高溫熱源高溫熱源低溫熱源低溫熱源1Q2QWWpVoABAVBVcd13-5 13-5 循環(huán)過程循環(huán)過程 卡諾循環(huán)卡諾循環(huán)第十三章第十三章 熱力學基礎熱力學基礎物理學物理學第五版第五版8W致冷機致冷系數(shù)致冷機致冷系數(shù)2122QQQWQe致冷致冷機機高溫熱源高溫熱源pVoABAVBVcd1Q2QW低溫熱源低溫熱源13-5 13-5 循環(huán)過程循環(huán)過程 卡諾循環(huán)卡諾循環(huán)第

5、十三章第十三章 熱力學基礎熱力學基礎物理學物理學第五版第五版9 例例 1 汽油機可近似看成如圖循環(huán)過程汽油機可近似看成如圖循環(huán)過程( (Otto循環(huán)循環(huán)) )，其中，其中AB和和CD為絕熱過程，求為絕熱過程，求此循環(huán)效率此循環(huán)效率.解解BCADBCVADVBCDATTTTTTCTTCQQ1)()(11m,m,吸吸放放CDBApV1V2o13-5 13-5 循環(huán)過程循環(huán)過程 卡諾循環(huán)卡諾循環(huán)第十三章第十三章 熱力學基礎熱力學基礎物理學物理學第五版第五版10又又BC和和DA是絕熱過程：是絕熱過程：,121 VVTTAB121 VVTTDCDCABTTTT所以所以112111VVTTTTTTBABC

6、ADV吸吸放放CDBApV1V2o13-5 13-5 循環(huán)過程循環(huán)過程 卡諾循環(huán)卡諾循環(huán)第十三章第十三章 熱力學基礎熱力學基礎物理學物理學第五版第五版11三三 卡諾循環(huán)卡諾循環(huán) 1824 年法國的年青工程師卡諾提出一年法國的年青工程師卡諾提出一個工作在個工作在兩兩熱源之間的熱源之間的理想理想循環(huán)循環(huán) 卡諾卡諾循環(huán)循環(huán). 給出了熱機效率的理論極限值給出了熱機效率的理論極限值； 他他還提出了著名的卡諾定理還提出了著名的卡諾定理.13-5 13-5 循環(huán)過程循環(huán)過程 卡諾循環(huán)卡諾循環(huán)第十三章第十三章 熱力學基礎熱力學基礎物理學物理學第五版第五版12 卡諾卡諾循環(huán)是由兩個準靜態(tài)循環(huán)是由兩個準靜態(tài)等溫等

7、溫過程和過程和兩個準靜態(tài)兩個準靜態(tài)絕熱絕熱過程組成過程組成 .卡諾熱機卡諾熱機1Q2QWVop2TW1TABCD1p2p4p3p1V4V2V3V低溫熱源低溫熱源T2高溫熱源高溫熱源T121TT 13-5 13-5 循環(huán)過程循環(huán)過程 卡諾循環(huán)卡諾循環(huán)第十三章第十三章 熱力學基礎熱力學基礎物理學物理學第五版第五版13 理想氣體卡諾循環(huán)熱機效率的計算理想氣體卡諾循環(huán)熱機效率的計算 A B 等溫膨脹等溫膨脹 B C 絕熱膨脹絕熱膨脹 C D 等溫壓縮等溫壓縮 D A 絕熱壓縮絕熱壓縮卡諾循環(huán)卡諾循環(huán)Vop2TW1TABCD1p2p4p3p1V4V2V3V21TT abQcdQ13-5 13-5 循環(huán)過

8、程循環(huán)過程 卡諾循環(huán)卡諾循環(huán)第十三章第十三章 熱力學基礎熱力學基礎物理學物理學第五版第五版141211lnVVRTQQabA B 等溫膨脹等溫膨脹吸吸熱熱4322lnVVRTQQcdC D 等溫壓縮放熱等溫壓縮放熱Vop2TW1TABCD1p2p4p3p1V4V2V3V21TT abQcdQ13-5 13-5 循環(huán)過程循環(huán)過程 卡諾循環(huán)卡諾循環(huán)第十三章第十三章 熱力學基礎熱力學基礎物理學物理學第五版第五版15 D A 絕熱過程絕熱過程214111TVTVB C 絕熱過程絕熱過程 132121VTVT4312VVVV所以所以Vop2TW1TABCD1p2p4p3p1V4V2V3V21TT abQ

9、cdQ13-5 13-5 循環(huán)過程循環(huán)過程 卡諾循環(huán)卡諾循環(huán)第十三章第十三章 熱力學基礎熱力學基礎物理學物理學第五版第五版1612431212lnln11VVVVTTQQ121TT 卡諾熱機效率卡諾熱機效率 卡諾熱機效率與工卡諾熱機效率與工作物質(zhì)無關，只與兩個作物質(zhì)無關，只與兩個熱源的溫度有關，兩熱熱源的溫度有關，兩熱源的溫差越大，則卡諾源的溫差越大，則卡諾循環(huán)的效率越高循環(huán)的效率越高 . 13-5 13-5 循環(huán)過程循環(huán)過程 卡諾循環(huán)卡諾循環(huán)第十三章第十三章 熱力學基礎熱力學基礎物理學物理學第五版第五版17Vop2TW1TABCD21TT 高溫熱源高溫熱源T1卡諾致冷機卡諾致冷機1Q2QW

10、卡諾致冷機（卡諾逆循環(huán)）卡諾致冷機（卡諾逆循環(huán)）卡諾致冷機卡諾致冷機致冷致冷系數(shù)系數(shù)212212TTTQQQe2Q1Q低溫熱源低溫熱源T213-5 13-5 循環(huán)過程循環(huán)過程 卡諾循環(huán)卡諾循環(huán)第十三章第十三章 熱力學基礎熱力學基礎物理學物理學第五版第五版18 圖中兩卡諾循環(huán)圖中兩卡諾循環(huán) 嗎嗎 ？2121212T1T2W1W21WW poV討討 論論poV2T1T2W1W3T21WW 13-5 13-5 循環(huán)過程循環(huán)過程 卡諾循環(huán)卡諾循環(huán)第十三章第十三章 熱力學基礎熱力學基礎物理學物理學第五版第五版19 例例2 一電冰箱放在室溫為一電冰箱放在室溫為 的房的房 間里間里 ，冰箱儲藏柜中的溫度維持

11、在，冰箱儲藏柜中的溫度維持在 . 現(xiàn)每天有現(xiàn)每天有 的熱量自房間傳入冰箱的熱量自房間傳入冰箱 內(nèi)內(nèi) , , 若要維持冰箱內(nèi)溫度不變?nèi)粢S持冰箱內(nèi)溫度不變 , , 外界每天外界每天 需作多少功需作多少功 , , 其功率為多少？設在其功率為多少？設在 至至 之間運轉(zhuǎn)的冰箱的致冷系數(shù)是卡諾之間運轉(zhuǎn)的冰箱的致冷系數(shù)是卡諾致冷機致冷系數(shù)的致冷機致冷系數(shù)的 55% .C5C20J100 . 27C5C20解解2 .1010055%55212TTTee卡13-5 13-5 循環(huán)過程循環(huán)過程 卡諾循環(huán)卡諾循環(huán)第十三章第十三章 熱力學基礎熱力學基礎物理學物理學第五版第五版20房間傳入冰箱的熱量房間傳入冰箱的熱量

12、 熱平衡時熱平衡時J 100 . 27Q2QQ 由由 得得212QQQe211QeeQ211QeeQJ 102 . 217Qee13-5 13-5 循環(huán)過程循環(huán)過程 卡諾循環(huán)卡諾循環(huán)第十三章第十三章 熱力學基礎熱力學基礎物理學物理學第五版第五版21保持冰箱在保持冰箱在 至至 之間運轉(zhuǎn)，每天之間運轉(zhuǎn)，每天需作功需作功 C5C20J 102 . 07121QQQQW W23 W360024102 . 07tWP功率功率第十三章第十三章 熱力學基礎熱力學基礎物理學物理學第五版第五版2213-4 13-4 理想氣體的等溫過程和絕熱過程理想氣體的等溫過程和絕熱過程選擇進入下一節(jié)：選擇進入下一節(jié)：13-6 13-6 熱力學第二定律的表述熱力學第二定律的表述 卡諾定理卡諾定理13-7 13-7 熵熵 熵增加原理熵增加原理13-8 13-8 熱力學第二定律熱力學第二定律的統(tǒng)計意義的統(tǒng)計意義13-5 13-5 循環(huán)過程循環(huán)過程 卡諾循環(huán)卡諾循環(huán)本章目錄本章目錄