2021-2022學年高二物理競賽課件：卡諾循環(huán)及其逆過程(共88張PPT)

1、卡諾循環(huán)及逆過程第四節(jié)550C過熱器鍋爐給水泵冷凝器冷卻水氣輪機發(fā)電機發(fā)電廠蒸汽動力循環(huán)示意圖20C0高溫高壓蒸汽0550C0過熱器鍋爐給水泵冷凝器冷卻水氣輪機發(fā)電機QQ12A發(fā)電廠蒸汽動力循環(huán)示意圖20C0高溫高壓蒸汽550C0過熱器鍋爐給水泵冷凝器冷卻水氣輪機發(fā)電機QQ12A發(fā)電廠蒸汽動力循環(huán)示意圖AQQ12高溫熱源低溫熱源熱機工作示意圖20C0高溫高壓蒸汽PV0a 一、循環(huán)過程循環(huán)過程物質系統(tǒng)經歷一系列狀態(tài)變化過程又回到初始狀態(tài)，稱這一周而復始的變化過程為循環(huán)過程。PV0a 一、循環(huán)過程循環(huán)過程物質系統(tǒng)經歷一系列狀態(tài)變化過程又回到初始狀態(tài)，稱這一周而復始的變化過程為循環(huán)過程。熱機持續(xù)不斷

2、地將熱轉換為功的裝置。PV0a 一、循環(huán)過程循環(huán)過程物質系統(tǒng)經歷一系列狀態(tài)變化過程又回到初始狀態(tài)，稱這一周而復始的變化過程為循環(huán)過程。熱機持續(xù)不斷地將熱轉換為功的裝置。工質在熱機中參與熱功轉換的媒介物質。PV0a 一、循環(huán)過程循環(huán)過程物質系統(tǒng)經歷一系列狀態(tài)變化過程又回到初始狀態(tài)，稱這一周而復始的變化過程為循環(huán)過程。熱機持續(xù)不斷地將熱轉換為功的裝置。工質在熱機中參與熱功轉換的媒介物質。循環(huán)過程的特點經一個循環(huán)后系統(tǒng)的內能不變。即E=0 PV0a 一、循環(huán)過程循環(huán)過程物質系統(tǒng)經歷一系列狀態(tài)變化過程又回到初始狀態(tài)，稱這一周而復始的變化過程為循環(huán)過程。熱機持續(xù)不斷地將熱轉換為功的裝置。工質在熱機中參與

3、熱功轉換的媒介物質。循環(huán)過程的特點經一個循環(huán)后系統(tǒng)的內能不變。即E=0 凈功 A = 循環(huán)過程曲線所包圍的面積 PV0Aa2QQ1 一、循環(huán)過程循環(huán)過程物質系統(tǒng)經歷一系列狀態(tài)變化過程又回到初始狀態(tài)，稱這一周而復始的變化過程為循環(huán)過程。熱機持續(xù)不斷地將熱轉換為功的裝置。工質在熱機中參與熱功轉換的媒介物質。循環(huán)過程的特點經一個循環(huán)后系統(tǒng)的內能不變。即E=0 凈功 A = 循環(huán)過程曲線所包圍的面積 PV0Aa=QQ1221QQ 一、循環(huán)過程定義熱機的效率Q11AQQQ=2211QQ1=PVA =S綠色循環(huán)過程順時針方向系統(tǒng)對外作正功 A0系統(tǒng)吸熱 Q=A0PVA =S綠色PPVVA =S綠色A =S

4、紅色循環(huán)過程順時針方向系統(tǒng)對外作正功 A0系統(tǒng)吸熱 Q=A0循環(huán)過程順時針方向 循環(huán)過程逆時針方向系統(tǒng)對外作正功 A0 外界對系統(tǒng)作功 A0 系統(tǒng)放熱 Q=A00,EP2211abcd0(l )(atm) 例11mol 氫氣作如圖所示的循環(huán)過程 1. 判別各過程熱量的符號； 2. 計算此循環(huán)之效率。VaAabaabb解：bA00,EEEQab=+0P2211abcdQ0(l )(atm) 例11mol 氫氣作如圖所示的循環(huán)過程 1. 判別各過程熱量的符號； 2. 計算此循環(huán)之效率。VabcAaabbb解：bAA00,EEEQab=+0,0cEE0P2211abc0(l )(atm)d 例11m

5、ol 氫氣作如圖所示的循環(huán)過程 1. 判別各過程熱量的符號； 2. 計算此循環(huán)之效率。VabcA00,EEEQQab=+0,0ccEEEE00P2211abcdQ0(l )(atm) 例11mol 氫氣作如圖所示的循環(huán)過程 1. 判別各過程熱量的符號； 2. 計算此循環(huán)之效率。VabcAQ0dadaabaabbcbcbbbcd解：bAA00,EEEQQQab=+0,0cdccEEEE00同樣可得：0,P2211abcdQQQQ0(l )(atm) 例11mol 氫氣作如圖所示的循環(huán)過程 1. 判別各過程熱量的符號； 2. 計算此循環(huán)之效率。VdaabbccdPV2211abcdQQQQ0A=P

6、PVV()aabd(l )(atm)daabbccdPV2211abcdQQQQ0A=PPVVQQQ()+aadababd1(l )(atm)daabbccdPV2211abcdQQQQ0A=PPVVQQQ()+aadababd1TTPCMMmol()ab(l )(atm)daabbccdPV2211abcdQQQQ0A=TTPPVVVCMMQQQmol()+aadababdd1aTTPCMMmol()ab(l )(atm)daabbccdPV2211abcdQQQQ0A=TTPPVVVCMMQQQQmol()+aadababdd11aATTPCMMmol()ab(l )(atm)daabbc

7、cdPV2211abcdQQQQ0A=TTTTPPPVVVCCMMMMQQQQmolmol()+aadaababbdd11aA=PPVV()aabdTTPCMMmol()abTTVCMMmol()da(l )(atm)(daabbccdPV2211abcdQQQQ0A=TTTT4PPP2P2PPPPVVVVVVVVCCMMMMQQQQmolmol()+aadaaababbddRR11aaaA=PPVV()aabdTTPCMMmol()abTTVCMMmol()dadddPCaa+VCdd)(l )(atm)(daabbccdPV2211abcdQQQQ0A=TTTT4PPP2P2PPPPVVV

8、VVVVVCCMMMMQQQQmolmol()+aadaaababbddRR11aaaA=PPVV()aabdTTPCMMmol()abTTVCMMmol()dadddPCaa+VCdd)24+3i=219=10.5%(l )(atm) 例2 1mol 氧氣作如圖所示的循環(huán)。求：循環(huán)效率PVPV000等溫abc02V 例2 1mol 氧氣作如圖所示的循環(huán)。求：循環(huán)效率PVPV2V000等溫acabcQ解：abQbcQ0 例2 1mol 氧氣作如圖所示的循環(huán)。求：循環(huán)效率PVPV000等溫acabcQaabbQ=TMMmolCP(T)解：abQbcQ02V 例2 1mol 氧氣作如圖所示的循環(huán)。

9、求：循環(huán)效率PVPV000等溫acabcQaabbQ=TMMmolCP(T)bbccQ=TMMmolC(T)解：abQbcQ0V2VPVPV000等溫acabccQ=TMMmolaabbQ=TMMmolCP(T)bbccQ=TMMmolC(T)RlnV02V0解：abQbcQcaQ0V2V 例2 1mol 氧氣作如圖所示的循環(huán)。求：循環(huán)效率PVPV000等溫acabccQ=TMMmolaabbQ=TMMmolCP(T)bbccQ=TMMmolC(T)RlnV02V0解：Q2Q11abQbcQcaQ0V2V 例2 1mol 氧氣作如圖所示的循環(huán)。求：循環(huán)效率PVPV000等溫acabccQ=TM

10、MmolaabbQ=TMMmolCP(T)bbccQ=TMMmolC(T)RlnV02V0解：cTMMmolRln2+bcQ=TMMmolC(T)2Q111abTMMmolCP(T)abQbcQcaQ0VV2V 例2 1mol 氧氣作如圖所示的循環(huán)。求：循環(huán)效率PVPV000等溫acabccQ=TMMmolaabbQ=TMMmolCP(T)bbccQ=TMMmolC(T)RlnV02V0解：cTMMmolRln2+bcQ=TMMmolC(T)2Q111abTMMmolCP(T)abQbcQcaQ0VV(2TC=1CT(2T)cc+cTRln2PT)ccV2V 例2 1mol 氧氣作如圖所示的循

11、環(huán)。求：循環(huán)效率2(2TCPVPV000等溫acabccQ=TMMmolaabbQ=TMMmolCP(T)bbccQ=TMMmolC(T)RlnV02V0解：cTMMmolRln2+bcQ=TMMmolC(T)2Q11=1CT(2T)cc+cTRln2PT)cc=ln2=18.7%1abTMMmolCP(T)abQbcQcaQ0VVVi + 222V 例2 1mol 氧氣作如圖所示的循環(huán)。求：循環(huán)效率致冷循環(huán)逆循環(huán)致冷循環(huán)逆循環(huán)PV012A高溫熱源低溫熱源QQ致冷循環(huán)逆循環(huán)PV012A高溫熱源低溫熱源致冷系數：QQ致冷循環(huán)逆循環(huán)PV0122AA高溫熱源低溫熱源致冷系數：Qw=QQ致冷循環(huán)逆循環(huán)

12、PV011222AA高溫熱源低溫熱源致冷系數：Qw=QQQQQ2致冷循環(huán)逆循環(huán)PV011222AA高溫熱源低溫熱源致冷系數：TTQw=QQQQQ222對于卡諾循環(huán)QQ11致冷循環(huán)逆循環(huán)PV011222AA高溫熱源低溫熱源致冷系數：Qw=QQQQQ2對于卡諾循環(huán)卡諾機之致冷系數為：致冷循環(huán)逆循環(huán)TT=22QQ11PV011222AA高溫熱源低溫熱源致冷系數：wTTQw=QQQQQ2對于卡諾循環(huán)12卡諾機之致冷系數為：T2致冷循環(huán)逆循環(huán)TT=22QQ11PV011222AA高溫熱源低溫熱源致冷系數：wTTQw=QQQQQ2對于卡諾循環(huán)12卡諾機之致冷系數為：Tw的數值區(qū)間()0,82致冷循環(huán)逆循環(huán)

13、TT=22QQ11PV011222AA高溫熱源低溫熱源致冷系數：wTTQw=QQQQQ2對于卡諾循環(huán)12卡諾機之致冷系數為：Tw的數值區(qū)間()0,82致冷循環(huán)逆循環(huán)TT=22QQ11=11PV011222AA高溫熱源低溫熱源致冷系數：wTTQw=QQQQQ2對于卡諾循環(huán)12卡諾機之致冷系數為：Tw的數值區(qū)間()0,8低溫熱源溫度越低溫差越大，致冷系數越小。2致冷循環(huán)逆循環(huán)TT=22QQ11=11PV0例：可逆熱機的效率為 ，若將此熱機按原循環(huán)逆向運行而作為致冷機，求：(1)該致冷機的致冷系數；(2) 在致冷循環(huán)中，當輸入功為 450 kJ 時，該致冷機從低溫熱源的吸熱 Q2和向高溫熱源的放熱

14、Q1 。例：可逆熱機的效率為 ，若將此熱機按原循環(huán)逆向運行而作為致冷機，求：(1)該致冷機的致冷系數；(2) 在致冷循環(huán)中，當輸入功為 450 kJ 時，該致冷機從低溫熱源的吸熱 Q2和向高溫熱源的放熱 Q1 。解：(1) = 1/ - 1例：可逆熱機的效率為 ，若將此熱機按原循環(huán)逆向運行而作為致冷機，求：(1)該致冷機的致冷系數；(2) 在致冷循環(huán)中，當輸入功為 450 kJ 時，該致冷機從低溫熱源的吸熱 Q2和向高溫熱源的放熱 Q1 。解：(1) = 1/ - 1 = 1/0.25 - 1 = 3 例：可逆熱機的效率為 ，若將此熱機按原循環(huán)逆向運行而作為致冷機，求：(1)該致冷機的致冷系數

15、；(2) 在致冷循環(huán)中，當輸入功為 450 kJ 時，該致冷機從低溫熱源的吸熱 Q2和向高溫熱源的放熱 Q1 。解：(1) = 1/ - 1 = 1/0.25 - 1 = 3 (2) 因 = Q2 /A，例：可逆熱機的效率為 ，若將此熱機按原循環(huán)逆向運行而作為致冷機，求：(1)該致冷機的致冷系數；(2) 在致冷循環(huán)中，當輸入功為 450 kJ 時，該致冷機從低溫熱源的吸熱 Q2和向高溫熱源的放熱 Q1 。解：(1) = 1/ - 1 = 1/0.25 - 1 = 3 (2) 因 = Q2 /A，故 Q2 = A例：可逆熱機的效率為 ，若將此熱機按原循環(huán)逆向運行而作為致冷機，求：(1)該致冷機的

16、致冷系數；(2) 在致冷循環(huán)中，當輸入功為 450 kJ 時，該致冷機從低溫熱源的吸熱 Q2和向高溫熱源的放熱 Q1 。解：(1) = 1/ - 1 = 1/0.25 - 1 = 3 (2) 因 = Q2 /A，故 Q2 = A = 3 450 kJ = 1350 kJ 例：可逆熱機的效率為 ，若將此熱機按原循環(huán)逆向運行而作為致冷機，求：(1)該致冷機的致冷系數；(2) 在致冷循環(huán)中，當輸入功為 450 kJ 時，該致冷機從低溫熱源的吸熱 Q2和向高溫熱源的放熱 Q1 。解：(1) = 1/ - 1 = 1/0.25 - 1 = 3 (2) 因 = Q2 /A，故 Q2 = A = 3 450

17、 kJ = 1350 kJ Q1 = Q2 + A例：可逆熱機的效率為 ，若將此熱機按原循環(huán)逆向運行而作為致冷機，求：(1)該致冷機的致冷系數；(2) 在致冷循環(huán)中，當輸入功為 450 kJ 時，該致冷機從低溫熱源的吸熱 Q2和向高溫熱源的放熱 Q1 。解：(1) = 1/ - 1 = 1/0.25 - 1 = 3 (2) 因 = Q2 /A，故 Q2 = A = 3 450 kJ = 1350 kJ Q1 = Q2 + A = 1350 + 450 例：可逆熱機的效率為 ，若將此熱機按原循環(huán)逆向運行而作為致冷機，求：(1)該致冷機的致冷系數；(2) 在致冷循環(huán)中，當輸入功為 450 kJ 時

18、，該致冷機從低溫熱源的吸熱 Q2和向高溫熱源的放熱 Q1 。解：(1) = 1/ - 1 = 1/0.25 - 1 = 3 (2) 因 = Q2 /A，故 Q2 = A = 3 450 kJ = 1350 kJ Q1 = Q2 + A = 1350 + 450 = 1800 kJ家用電冰箱循環(huán)散熱器冷凍室蒸發(fā)器節(jié)流閥儲液器壓縮機200C10atm3atm700C100C2QQ112A高溫熱源低溫熱源QQ(冷凍室)(周圍環(huán)境)氟利昂 三、卡諾定理 1. 工作于高溫熱源12T之間的一切可逆機的效率都相等，及低溫熱源T 三、卡諾定理TT12可逆=卡諾1 1. 工作于高溫熱源12T之間的一切可逆機的效率都相等，都為：及低溫熱源T 三、卡諾定理TT12不可逆可逆=卡諾1T21可逆=1T 1. 工作于高溫熱源12T之間的一切可逆機的效率都相等，都為：及低溫熱源T 三