高二物理競(jìng)賽循環(huán)過(guò)程 卡諾循環(huán)課件

1698年塞萊斯和1712年紐科門(mén)先后發(fā)明了蒸汽機(jī)，當(dāng)時(shí)蒸汽機(jī)的效率極低.瓦特在1763～1781年期間對(duì)蒸汽機(jī)進(jìn)行了重大改進(jìn)，大大提高了效率.從理論上研究熱機(jī)效率問(wèn)題，一方面指明了提高效率的方向，另一方面也推動(dòng)了熱學(xué)理論的發(fā)展.各種熱機(jī)的效率液體燃料火箭柴油機(jī)汽油機(jī)蒸汽機(jī)§6-3循環(huán)過(guò)程卡諾循環(huán)火力發(fā)電廠(chǎng)外貌冷凝塔發(fā)電機(jī)水泵除塵器汽輪機(jī)傳送帶鍋爐空氣碾磨機(jī)煙筒水管?chē)娚浣o水器火力發(fā)電廠(chǎng)結(jié)構(gòu)示意圖熱機(jī)的三個(gè)要素:熱機(jī)：持續(xù)地將熱量轉(zhuǎn)變?yōu)楣Φ臋C(jī)器.

工作物質(zhì)（工質(zhì)）：熱機(jī)中被利用來(lái)吸收熱量并對(duì)外做功的物質(zhì).1)工作物質(zhì)2)兩個(gè)或兩個(gè)以上溫度不同的熱源3)對(duì)外作功的機(jī)械裝置

系統(tǒng)經(jīng)過(guò)一系列變化狀態(tài)過(guò)程后，又回到原來(lái)的狀態(tài)的過(guò)程叫熱力學(xué)循環(huán)過(guò)程

.熱力學(xué)第一定律（取絕對(duì)值）凈功特征一、循環(huán)過(guò)程AC總吸熱總放熱1.正循環(huán)(熱機(jī)循環(huán))過(guò)程曲線(xiàn)沿順時(shí)針?lè)较?，系統(tǒng)對(duì)外作正功。循環(huán)效率：一次循環(huán)過(guò)程中系統(tǒng)對(duì)外做的功占它從高溫?zé)嵩次鼰岬谋嚷?。在一正循環(huán)中,系統(tǒng)從高溫?zé)嵩次鼰酫1，向低溫?zé)嵩捶艧酫2(Q2>0),系統(tǒng)對(duì)外作功AC2.逆循環(huán)（制冷循環(huán)）過(guò)程曲線(xiàn)沿逆時(shí)針?lè)较?，系統(tǒng)對(duì)外作負(fù)功.

循環(huán)曲線(xiàn)所包圍的面積等于循環(huán)過(guò)程中系統(tǒng)對(duì)外做的凈功。正循環(huán)A>0，逆循環(huán)A<0.

AC1423

例1

1mol

理想氣經(jīng)過(guò)如圖所示的循環(huán)過(guò)程，其中,求1—2、2—3、3—4、4—1過(guò)程中熱機(jī)的效率.解：分析吸熱與放熱過(guò)程1-2等體升壓，吸熱2-3等壓膨脹，吸熱3-4等體降壓，放熱4-1等壓壓縮，放熱14231423與工作物質(zhì)有關(guān)單原子剛性雙原子

在一循環(huán)中，若系統(tǒng)只和高溫?zé)嵩?溫度T1)與低溫?zé)嵩?溫度T2)交換熱量，這樣的循環(huán)稱(chēng)卡諾循環(huán).二、卡諾循環(huán)

低溫?zé)嵩锤邷責(zé)嵩纯ㄖZ熱機(jī)

1824年法國(guó)的年青工程師卡諾提出一個(gè)工作在兩熱源之間的理想循環(huán)—卡諾循環(huán).給出了熱機(jī)效率的理論極限值;他還提出了著名的卡諾定理.1、卡諾熱機(jī)

以一理想氣體為工作物質(zhì)，計(jì)算卡諾循環(huán)的熱機(jī)效率。卡諾循環(huán)由兩個(gè)等溫過(guò)程和兩個(gè)絕熱過(guò)程組成。A1423

1—2等溫膨脹

2—3絕熱膨脹

3—4等溫壓縮

4—1絕熱壓縮A14234與1在同一絕熱線(xiàn)2與3在同一絕熱線(xiàn)稱(chēng)為閉合條件

－卡諾熱機(jī)效率

熱機(jī)至少要在兩個(gè)熱源間進(jìn)行循環(huán)。從高溫?zé)嵩次鼰崛缓筢尫乓徊糠譄崃康降蜏責(zé)嵩慈ィ蚨鴥蓚€(gè)熱源的溫度差才是熱動(dòng)力的真正源泉.1)

卡諾熱機(jī)的效率只與T1、T2有關(guān)，與工作物無(wú)關(guān),與氣體的質(zhì)量無(wú)關(guān)，與P、V的變化無(wú)關(guān)。3)現(xiàn)代熱電廠(chǎng)中，高溫?zé)嵩礈囟萒1=900K，低溫?zé)嵩醇创髿?，T2=300K。由理論計(jì)算得出熱機(jī)效率

~65%，但實(shí)際上熱機(jī)效率

40%。其原因：是：非卡諾循環(huán)，有摩擦存在，過(guò)程非準(zhǔn)靜態(tài)。討論2)

兩個(gè)熱源的溫差越大，熱機(jī)的效率越高。實(shí)際方法是提高高溫?zé)嵩吹臏囟萒1

。

2、卡諾致冷機(jī)（卡諾逆循環(huán)）制冷循環(huán)工作物質(zhì)從低溫?zé)嵩次盏臒崃亢屯饨鐚?duì)它所做的功全部以熱量的形式傳給高溫?zé)嵩础５蜏責(zé)嵩锤邷責(zé)嵩纯ㄖZ致冷機(jī)A14234

—3等溫膨脹

3—2絕熱壓縮2—1等溫壓縮

1—4絕熱膨脹A1423閉合條件

定義致冷系數(shù)

卡諾制冷機(jī)的制冷系數(shù)3）低溫?zé)嵩吹臒崃渴遣粫?huì)自動(dòng)地傳向高溫?zé)嵩吹?，要以消耗外功為代價(jià)。1）卡諾制冷機(jī)的制冷系數(shù)與工作物質(zhì)無(wú)關(guān)，只與兩個(gè)熱源的溫度有關(guān)。討論2）兩個(gè)熱源的溫差越小，卡諾制冷機(jī)的制冷系數(shù)越大。思考:由已知條件判斷圖中兩個(gè)卡諾熱機(jī)的效率是否相等。1）工作在相同高溫?zé)嵩春偷蜏責(zé)嵩粗g的兩個(gè)卡諾熱機(jī)，已知A1>A2卡諾熱機(jī)的效率可知兩個(gè)卡諾熱機(jī)的效率相等2）工作在不同高溫?zé)嵩春偷蜏責(zé)嵩粗g的兩個(gè)卡諾熱機(jī)，已知A1=A2卡諾熱機(jī)的效率可知兩個(gè)卡諾熱機(jī)的效率不等，且例1

如圖，MT為等溫線(xiàn)，MQ為絕熱線(xiàn)，則在A(yíng)M,BM,CM三種準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程中，問(wèn)哪個(gè)過(guò)程溫度升高，哪個(gè)過(guò)程是吸熱過(guò)程？解：VPACOBMTQ