4-3循环过程 卡诺循环

循环过程：物质系统经历一系列变化后又回到初始状态的整个过程，简称循环。工作物质：循环工作的物质，简称工质。循环过程的特点:E=0若循环的每一阶段都是准静态过程,则此循环可用p-V图上的一条闭合曲线示.4-3-1循环过程AB正循环：沿顺时针方向(AcBaA)进行的循环逆循环：沿逆时针方向(AdBcA)进行的循环正循环：工质在整个循环过程中对外作的净功W等于闭合过程曲线(AcBdA)所包围的面积整个循环过程：设工质从外界吸收热量的总和为Q1;放出给外界的热量总和为Q2注意:在此,Q1和Q2均为绝对值！吸收热量为(+Q1)放出热量为(-Q2)AB4-3-2热机和制冷机热机（正循环）正循环PV致冷机（逆循环）逆循环热机:通过工质使热量不断转换为功的机器一、热机（正循环）热机的效率定义：热机效率绝热绝热热机:蒸汽机、内燃机、汽轮机等；热机是实现将热能转化为机械能的主要设备。热机高温热源低温热源内燃机(汽油机和柴油机)：奥托循环工质：燃料与空气的混合物；利用燃料的燃烧热产生巨大压力而作功。四冲程循环的p-V图(1)ab为绝热压缩过程(2)bc为电火花引起燃料爆炸瞬间的等体过程:工质吸取燃料的燃烧热Q1(3)cd为绝热膨胀对外作功过程(4)da为打开排汽阀瞬间的等体过程:排出废气，带走了热量Q2。绝热绝热二、致冷系数(逆循环)整个(逆)循环过程：工质对外作负功W<0；工质从外界吸收热量的总和为Q2；放出给外界的热量总和为Q1放出的热量大于吸收的热量:是因为外界所作的功最终也转化为热量并被放出去。AB致冷机高温热源低温热源致冷系数：衡量致冷机的效能致冷机:按逆循环工作的机器。工作原理:在外界对工质作功的条件下(-W净)>0,工质才能从低温热源吸收热量Q2,从而使低温热源的温度降低.外界对它所作的功(-W净)以热量的形式传递给高温热源Q1。分析致冷机的效能：如果从低温热源处吸取的热量Q2越多，而外界对工质所作的功(-W净)越少，则致冷系数e就越大，致冷机的致冷效能就越好。致冷系数e可以大于1。压缩机冷凝器节流阀冰室电冰箱制冷原理:绝热压缩过程→等压压缩过程→绝热膨胀过程→等压膨胀过程问题：在两个温度一定的热源之间工作的热机所能达到的最大效率是多少？高温热源T1低温热源T2工质理想的热机循环：假设工作物质只与两个恒温热源交换热量,在高温热源处吸热,在低温热源处放热,并假定所有过程均为准静过程.4-3-3卡诺循环WABCD21TT>由两个准静态等温过程和两个准静态绝热过程所组成的循环称之为卡诺循环。高温热源T1低温热源T2工质理想气体卡诺循环热机效率的计算A—B等温膨胀B—C绝热膨胀C—D等温压缩D—A绝热压缩卡诺循环WABCDA—B等温膨胀吸热C—D等温压缩放热WABCD与温度为T1的高温热源接触,T1不变,体积由V1膨胀到V2,从热源吸收热量正循环与温度为T2的低温热源接触,T2不变,体积由V3压缩到V4,从热源放热为:D—A绝热过程B—C绝热过程所以WABCD体积由V2变到V3,吸热为零.体积由V4变到V1,吸热为零.WABCD卡诺热机效率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.WABCD卡诺致冷机（卡诺逆循环）卡诺致冷机致冷系数工质把从低温热源吸收的热量Q2和外界对它所作的功A净以热量的形式传给高温热源Q1高温热源T1低温热源T2工质例11mol单原子理想气体,经历如图循环过程,求三个分过程吸热、放热的情况和循环效率.PaVa=RTa=2269(Pam3)解:PcVc=4538(Pam3)PbVb=RTb=4538(Pam3)P(atm)12V(l)22.444.8T=constabcQab=3403.5JQbc=3145JQca=-5672JP(atm)12V(l)22.444.8T=constabc例2一电冰箱放在室温为的房间，冰箱储藏柜中的温度维持在.现每天有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?设在至之间运转的冰箱的致冷系数是卡诺致冷机致冷系数的55%.解房间传入冰箱的热量热平衡时由得保持冰箱在至之间运转，每天需作功功率