太原理工《大學(xué)物理》李孟春-§6-3循環(huán)過程 卡諾循環(huán)

1、 太原理工大學(xué)物理系太原理工大學(xué)物理系 1698年年塞萊斯塞萊斯和和1712年年紐科門紐科門先后發(fā)明了先后發(fā)明了蒸蒸汽機汽機 ，當(dāng)時蒸汽機的效率極低，當(dāng)時蒸汽機的效率極低 .瓦特在瓦特在17631781年期間對蒸汽機進行了重大改進年期間對蒸汽機進行了重大改進 ，大大提，大大提高了效率高了效率 . 從理論上研究熱機效率問題，從理論上研究熱機效率問題， 一方一方面指明了提高效率的方向，面指明了提高效率的方向， 另一方面也推動了另一方面也推動了熱學(xué)理論的發(fā)展熱學(xué)理論的發(fā)展 .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汽機蒸汽機%48%8%37%256-3 循環(huán)過程

2、循環(huán)過程 卡諾循環(huán)卡諾循環(huán) 太原理工大學(xué)物理系太原理工大學(xué)物理系火力發(fā)電廠外貌火力發(fā)電廠外貌 太原理工大學(xué)物理系太原理工大學(xué)物理系冷冷凝凝塔塔發(fā)電機發(fā)電機水水泵泵除除塵塵器器汽輪機汽輪機傳送帶傳送帶鍋爐鍋爐空氣空氣碾碾磨磨機機煙煙筒筒水管水管噴噴射射給給水水器器火力發(fā)電廠結(jié)構(gòu)示意圖火力發(fā)電廠結(jié)構(gòu)示意圖 太原理工大學(xué)物理系太原理工大學(xué)物理系 太原理工大學(xué)物理系太原理工大學(xué)物理系熱機的三個要素?zé)釞C的三個要素: :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 . . 工作物質(zhì)工作物質(zhì)（工質(zhì)）：熱機中被利用來吸收熱量（工質(zhì)）：熱機中被利用來吸收熱量并對外做功的物質(zhì)并對外做功的物質(zhì)

3、 . .1) 1) 工作物質(zhì)工作物質(zhì)2) 2) 兩個或兩個以上溫度不同的熱源兩個或兩個以上溫度不同的熱源3) 3) 對外作功的機械裝置對外作功的機械裝置 太原理工大學(xué)物理系太原理工大學(xué)物理系 系統(tǒng)經(jīng)過一系列變化狀態(tài)過程后，又回到原來的系統(tǒng)經(jīng)過一系列變化狀態(tài)過程后，又回到原來的狀態(tài)的過程叫狀態(tài)的過程叫熱力學(xué)循環(huán)過程熱力學(xué)循環(huán)過程 . .熱力學(xué)第一定律熱力學(xué)第一定律QA（取絕對值）（取絕對值）凈功凈功0E特征特征一、循環(huán)過程一、循環(huán)過程pVoACMNBD總吸熱總吸熱1Q總放熱總放熱2QA2Q1QQ 太原理工大學(xué)物理系太原理工大學(xué)物理系 太原理工大學(xué)物理系太原理工大學(xué)物理系1221111QQQAQQ

4、Q 1.1.正循環(huán)正循環(huán)( (熱機循環(huán)熱機循環(huán)) )過程曲線沿過程曲線沿順順時針方向，系統(tǒng)對外作時針方向，系統(tǒng)對外作正正功。功。 循環(huán)效率：循環(huán)效率：一次循環(huán)過程中系統(tǒng)對外做的功占它從一次循環(huán)過程中系統(tǒng)對外做的功占它從高溫?zé)嵩次鼰岬谋嚷?。高溫?zé)嵩次鼰岬谋嚷?。在一正循環(huán)中在一正循環(huán)中, ,系統(tǒng)從高溫?zé)嵯到y(tǒng)從高溫?zé)嵩次鼰嵩次鼰酫1，向低溫?zé)嵩捶艧?，向低溫?zé)嵩捶艧酫2 (Q20),系統(tǒng)對外作功系統(tǒng)對外作功21QQAApVoACMNBD 太原理工大學(xué)物理系太原理工大學(xué)物理系2.2.逆循環(huán)（制冷循環(huán)）逆循環(huán)（制冷循環(huán)）過程曲線沿過程曲線沿逆逆時針方向，系統(tǒng)對外作時針方向，系統(tǒng)對外作負負功功. . 循環(huán)曲

5、線所包圍的面積等于循環(huán)過程中系統(tǒng)對外循環(huán)曲線所包圍的面積等于循環(huán)過程中系統(tǒng)對外做的凈功。做的凈功。正循環(huán)正循環(huán)A0，逆循環(huán)逆循環(huán)AA2121TTc卡諾熱機的效率卡諾熱機的效率可知兩個卡諾熱可知兩個卡諾熱機的效率相等機的效率相等 太原理工大學(xué)物理系太原理工大學(xué)物理系12poV1T2T1A1T2A2 2）工作在不同高溫?zé)嵩春偷蜏責(zé)嵩粗g的兩個卡工作在不同高溫?zé)嵩春偷蜏責(zé)嵩粗g的兩個卡諾熱機，已知諾熱機，已知A1=A21211TT卡諾熱機的效率卡諾熱機的效率可知兩個卡諾熱機的效可知兩個卡諾熱機的效率不等，且率不等，且1122TT11TT 太原理工大學(xué)物理系太原理工大學(xué)物理系例例1 1 如圖，如圖，MT為等溫線，為等溫線，MQ為絕熱線，則在為絕熱線，則在AM,BM,CM三種準靜態(tài)過程中，問哪個過程溫度升三種準靜態(tài)過程中，問哪個過程溫度升高，哪個過程是吸熱過程？高，哪個過程是吸熱過程？解：解：VPACOBMTQ考慮循環(huán)考慮循環(huán)CMQC. A0 吸熱吸熱. . 但但Q=QCM+QQC ,而而QC放