§2循环过程(cyclic process) 卡诺循环(Carnot cycle)

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1 §2循环过程(cyclic process) 卡诺循环(Carnot cycle)
一 循环过程 1 热机(heat engine)的工作原理 蒸汽机的工作原理 热机特点： ① 工作物质（汽态水、液态水） 热量的形式放到一个温度较低的冷凝器里去。 ② 工作物质从外界吸热，增加内能，一部分对外作功 ④ 以上过程循环不已地进行 ③ 工作物质要回到原来状态，内能的另一部分以 2 定义：如果一系统从某一状态出发，经过任

2 意的一系列过程，最后又回到原来的状态，则称此一系列过程为循环过程。
3 循环及循环效率 规定：顺时针循环→正循环 ABCDA 热机 逆时针循环→逆循环 ADCBA 致冷机或热泵 正循环的特点： 从A→B →C 体积膨胀 系统对外作功 系统对外作负功 C →D →A 体积压缩 整个循环过程对外作功 ABCDA

3 在数值上等于P——V图上曲线ABCD所包围的面积
正循环特点——系统对外作功 经过一个循环过程又回到A ΔU=0 系统对外作了功 根据能量守恒，能量从哪里来？ Q1＞│Q2│ A净=Q1－│Q2│ 循环效率： 不可避免要放掉一部分热量 ∴η＜1

4 4 逆循环和致冷机(refrigerator)
∵U2－U1=0 Q1=A+ Q2 制冷系数：

5 5 热泵(heat pump) 热泵是将热量由低温物体传到高温物体的装置， 它的工作原理与致冷机相同。致冷机是让工作物质从低温物体处吸热，使低温物体的温度更低；而热泵是让工作物质向高温物体放热，使高温物体的温度更高。 热泵工作过程：压缩机将 氨气或氟里昂进行压缩，使之变成高温高压的蒸汽，蒸汽被导入室内管道（冷凝器）中，氨蒸汽凝结成液体，同时放出热量使室内气流升温而供暖。液化后的氨经节流阀变成低温 低压的液体，被导入室外管道（蒸发器）中，液体从室外的空

6 气吸热而迅速蒸发，蒸发后的气体又回到压缩机中进行下一个循环。
——供热效率 如果上图中把压缩机的出口与室外管道相连，则此装置就可以用来给室内降温，这就是所谓的制冷空调，此时室内的管道就是蒸发器，而室外的管道就是冷凝器。

7 二 卡诺循环(Carnot cycle) 在研究提高热机效率的过程中，法国工程师萨迪.卡诺提出一种理想热机循环，称为卡诺循环。该循环过程由两个准静态等温过程和两个准静态绝热过程组成。

8 萨迪.卡诺是法国青年工程师、热力学的创始人之一，是第一个把热和动力联系起来的人。 他出色地、创造性地用“理想实验”的思维方法，提出了最简单，但有重要理论意义的热机循环——卡诺循环，并假定该循环在准静态条件下是可逆的，与工质无关，创造了一部理想的热机（卡诺热机）。卡诺的目标是揭示热产生动力的真正的、独立的过程和普遍的规律。1824年卡诺提出了对热机设计具有普遍指导意义的卡诺定理，指出提高热机效率的有效途径，被后人认为是热力学第二定律的先驱 。

9 准静态卡诺循环特点：由两个等温过程和两个绝热过程组成的循环过程
①1→2等温膨胀过程 ΔU=0 ② 2→3绝热过程 ③ 3→4等温压缩过程 │Q2│

10 ④ 4→1绝热压缩 整个循环中内能不变 A=Q1－│Q2│ （2→3）

11 （4→1） 或 →只适用于卡诺循环 说明：① η卡仅由T1、T2决定 ② T1越大、T2越小 越高

12 ③卡诺热机是理想热机，其效率大于 其他热机效率.
例P156 [ 例7.3 ] [例7.4].