会计学 1 循环过程卡诺循环00003 2 二、正循环和热机 沿顺时针方向进行的循环称为正循环(热机循环)。 a→1→b:系统吸热Q1 ; b→2→a:外界对系统作功 –W2 ; 内能增加ΔU ; 对外界作功 W1 。 内能减小 –ΔU, 系统放热 – Q2 。 P V o Va Vb a b 1 2 W Q1 Q2 由热力学第一定律: Q1 – Q2 = W1 –W2 = W 第1页/共19页 3 Q1 Q2 W 高温热源T1 低温热库T2 工质 循环过程中,系统都要从高温热源吸收热量 ,对外界做功W,同时又向低温热源放出热量 后回到初态,整个过程中内能不变。 正循环的特点 工作物质作正循环的机器叫做热机。 热机经历一个正循环后,吸收的净热量全部转变为功,转变为功的只是Q1 – Q2 = W,所以定义热机效率: 始终 < 1 第2页/共19页 4 沿逆时针方向进行的循环称为逆循环(制冷机循环)。 o P V Va Vb a b 1 2 W Q1 Q2 a→2→b:系统作功W2 ; 内能增加ΔU ; 由低温热库吸热Q2 。 内能减小 –ΔU ; 向高温热库放热 – Q1 。 b→1→a:外界作功 –W1 ; 三、逆循环和制冷机 由热力学第一定律: Q1 – Q2 = W1 –W2 = W 第3页/共19页 5 Q1 Q2 W 高温热库T1 低温热源T2 工质 循环过程中,系统都要从低温热源吸收热量 ,外界做功W ,同时又向高温热源放出热量 后回到初态,整个过程中内能不变。 逆循环的特点 工作物质作逆循环的机器叫做制冷机。 制冷机经历一个逆循环后,由于外界对它作功,可把热量由低温热源传递到高温热源。定义制冷系数: 可以 > 1 第4页/共19页 6 例 , 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. 解 吸 放 C D B A p V1 V2 o 第5页/共19页 7 又BC和DA是绝热过程: 所以 V 吸 放 C D B A p V1 V2 o 第6页/共19页 8 三 卡诺循环 18世纪末,蒸气机虽然得到了广泛的应用,但其效率却一直都很低,只有3%-5%,而95%的热能却没得到利用。人们在实践中虽然对蒸气机的结构做了各种改进,对摩擦、漏气、散热等因素都做了克服,但热机效率也只有微小的提高,这样如何提高热机效率就成了当时科学家和工程师的重要研究课题。在研究热机效率的许多科学家中有一个法国青年工程师卡诺,于1824年提出了一种效率最高的理想热机,从而找到了提高热机效率的基本途径。 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 。 第7页/共19页 9 W A B C D 2 1 T T > A — B 等温膨胀 B — C 绝热膨胀 C — D 等温压缩 D — A 绝热压缩 1、卡诺正循环(卡诺热机):按顺时针方向沿封闭曲线ABCDA进行的循环。 第8页/共19页 10 A — B 等温膨胀吸热 C — D 等温压缩放热 W A B C D 理想气体卡诺循环热机效率的计算 第9页/共19页