§7-5 循环过程 卡诺循环 1. 循环过程： 循环过程：系统经过一系列状态变化过程以后， 又回到原来状态的过程。 §7-5 循环过程 卡诺循环 1. 循环过程： 循环过程：系统经过一系列状态变化过程以后， 又回到原来状态的过程。 循环特征：系统经历一个循环之后,内能不改变。 热 机：通过工质连续不断地将热转化为功 的装置。 正 循 环：热机循环。利用工作物质连续不 断地把热转换为功。
循环过程 循环效率 高温热源 低温热源 系统对外界作功 系统从外界吸热 系统向外界放热
2. 卡诺循环 卡诺循环：由两个可逆等温过程和两个可逆绝 热过程组成的循环。 卡诺循环效率： 讨论： a.卡诺循环必须有高温和低温两个热源。 b.卡诺循环的效率只与两个热源的温度有关。T2 愈低或T1愈高，卡诺循环的效率愈大。工程上 一般采取提高高温热源温度的方法。 c.卡诺循环的效率总是小于1的。
卡诺循环： 准静态循环，只和两个恒温热库交换热量，由两个等温过程和两个绝热 Q1 Q2 A 高温热库T1 低温热库T2 卡诺循环： 准静态循环，只和两个恒温热库交换热量，由两个等温过程和两个绝热 过程组成。
卡诺循环 2.1 正向卡诺循环的效率推导 1-2 等温膨胀： 3-4 等温压缩： 则
卡诺循环 4-1和2-3是绝热过程：
2.2 逆向卡诺循环的致冷系数 高温热源 低温热源 外界对工质所做的净功 工作物质向外界放出的热量 工作物质从冷库吸取的热量 卡诺致冷系数：
卡诺循环 例题7-4 有一卡诺制冷机，从温度为-100C的冷藏室吸取热量，而向温度为200C的物体放出热量。设该制冷机所耗功率为15kW，问每分钟从冷藏室吸取热量为多少？ 解:T1=293K,T2=263K,则 每分钟作功为 所以每分钟作功从冷藏室中吸取的热量为 此时,每分钟向温度为200C的物体放出的热量为
(1)吸入燃料过程 气缸开始吸入汽油蒸汽及助燃空气，此时压强约等于1.0105Pa ，这是个等压过程（图中过程ab）。 卡诺循环 例题7-5 内燃机的循环之一-奥托循环.内燃机利用液体或气体燃料,直接在气缸中燃烧,产生巨大的压强而作功.内燃机的种类很多,我们只举活塞经过四个过程完成一个循环(如图)的四动程汽油内燃机(奥托循环)为例.说明整个循环中各个分过程的特征,并计算这一循环的效率. p V V0 O a b e d c p0 解：奥托循环的四个分 过程如下： (1)吸入燃料过程 气缸开始吸入汽油蒸汽及助燃空气，此时压强约等于1.0105Pa ，这是个等压过程（图中过程ab）。
卡诺循环 (2)压缩过程 活塞自右向左移动，将已吸入气缸内的混合气体加以压缩，使之体积减小，温度升高，压强增大。由于压缩较快，气缸散热较慢，可看作一绝热过程（图中过程bc） (3)爆炸、作功过程 在上述高温压缩气体中，用电火花或其他方式引起燃烧爆炸，气体压强随之骤增，由于爆炸时间短促，活塞在这一瞬间移动的距离极小，这近似是个等体过程（图中过程cd）。这一巨大的压强把活塞向右推动而作功，同时压强也随着气体的膨胀而降低，爆炸后的作功过程可看成一绝热过程（图中过程de）。
卡诺循环 (4)排气过程 开放排气口，使气体压强突然降为大气压，这过程近似于一个等体过程（图中过程eb），然后再由飞轮的惯性带动活塞，使之从右向左移动，排出废气，这是个等压过程（图中过程ba）。 严格地说，上述内燃机进行的过程不能看作是个循环过程。因为过程进行中，最初的工作物为燃料及空气。后经燃烧，工作物变为二氧化碳，水汽等废气，从气缸向外排出不再回复到初始状态。但因内燃机作功主要是在p-V图上bcdeb这一封闭曲线所代表的过程中，为了分析与计算的方便，我们可换用空气作为工作物，经历bcedb这个循环，而把它叫做空气奥托循环。
卡诺循环 气体主要在循环的等体过程cd中吸热（相当于在爆炸中产生的热），而在等体过程eb中放热（相当于随废气而排出的热），设气体的质量为M，摩尔质量为Mmol，摩尔定体热容为Cv，则在等体过程cd中，气体吸取的热量Q1为： 而在等体过程eb中放出的热量应为
把气体看作理想气体，从绝热过程de及bc可得如下关系 卡诺循环 所以这个循环的效率应为 把气体看作理想气体，从绝热过程de及bc可得如下关系 两式相减得 亦即
卡诺循环 式中r= V/V0 叫做压缩比。计算表明，压缩比愈大，效率愈高。汽油内燃机的压缩比不能大于7，否则汽油蒸汽与空气的混合气体在尚未压缩至c点时温度已高到足以引起混合气体燃烧了。设r=7, =1.4，则 实际上汽油机的效率只有25％左右。
卡诺循环 式中r=V/V0 叫做压缩比。计算表明，压缩比愈大，效率愈高。汽油内燃机的压缩比不能大于7，否则汽油蒸汽与空气的混合气体在尚未压缩至c点时温度已高到足以引起混合气体燃烧了。设r=7, =1.4，则 实际上汽油机的效率只有25％左右。