第六章 熱力學(xué)基本定律

流體力學(xué)建筑與環(huán)境工程系第六章熱力學(xué)基本定律

基本要求——掌握熱力學(xué)中的兩個重要定律：熱一律和熱二律。同時學(xué)會運用兩個基本定律分析熱力學(xué)問題。教學(xué)重點——1、熱力過程中能量轉(zhuǎn)換的規(guī)律，針對封閉熱力系、穩(wěn)定流動開口熱力系會運用熱力學(xué)第一定律分析計算能量轉(zhuǎn)換問題。2、熱力學(xué)第二定律及其作用主要內(nèi)容§6.1熱力系統(tǒng)儲存能§6.2熱力系與外界傳遞的能量§6.3熱力學(xué)第一定律§6.4理想氣體的熱力過程§6.5熱力學(xué)第二定律§6.6卡諾循環(huán)和卡諾定理§6.7熵與熵增原理§6.1熱力系統(tǒng)儲存能基本要求——掌握能量、熱力系統(tǒng)儲存能、熱力學(xué)能、熱量和功量的概念，理解熱量和功量是過程量而非狀態(tài)參數(shù)。一、熱力學(xué)能引導(dǎo)——能量是物質(zhì)運動的量度，運動有各種不同的形式，相應(yīng)的就有各種不同的能量。具體可以分為：儲存能遷移能一、熱力學(xué)能熱力系統(tǒng)儲存能內(nèi)部儲存能外部儲存能儲存于熱力系統(tǒng)的能量稱作熱力系統(tǒng)儲存能。宏觀動能重力位能熱力學(xué)能一、熱力學(xué)能熱力系儲存能儲存于系統(tǒng)內(nèi)部的能量稱為熱力學(xué)能，與系統(tǒng)內(nèi)工質(zhì)粒子的微觀運動和粒子的空間位置有關(guān)，是下列各種能量的總和——分子熱運動形成的內(nèi)動能，是溫度的函數(shù)。分子間相互作用形成的內(nèi)位能，是比體積的函數(shù)。維持一定分子結(jié)構(gòu)的化學(xué)能、原子核內(nèi)部的原子能及電磁場作用下的電磁能等。熱力學(xué)能是狀態(tài)參數(shù)。表示：U,單位為J或kJ熱力學(xué)能的說明

單位質(zhì)量工質(zhì)的熱力學(xué)能稱為比熱力學(xué)能。符號：u；單位：J/kg

或kJ/kg。

氣體工質(zhì)的比熱力學(xué)能可表示為

在確定的熱力狀態(tài)下，熱力系內(nèi)工質(zhì)具有確定的熱力學(xué)能。在實際分析和計算中，通常只需計算熱力過程中工質(zhì)熱力學(xué)能的變化量。因此可任意選取計算熱力學(xué)能的基本狀態(tài)，如取0℃或0K時氣體的熱力學(xué)能為零。二、外部儲存能熱力系儲存能需要用在系統(tǒng)外的參考坐標系測量的參數(shù)來表示的能量，稱為外部儲存能，包括——1.、宏觀動能

：Ek

，單位為J或kJ

2、重力位能：Ep

，單位為

J或

kJ熱力系總儲存能：E

，單位為J

或

kJ

比儲存能：e，單位為J/kg

或kJ/kg三、熱力系儲存能三、熱力系儲存能熱力系儲存能E

內(nèi)動能-溫度

u

f（T，v）

內(nèi)能U、u

(熱力學(xué)能)

內(nèi)位能-比體積重力位能Ep

Ep

mgz

外儲存能宏觀動能Ek∴E

U+Ek+Ep

或e

u+ek+ep

§6.2熱力系與外界傳遞的能量引導(dǎo)——能量是狀態(tài)參數(shù)，但能量在傳遞和轉(zhuǎn)換時，則以做功或傳熱的方式表現(xiàn)出來。功量和熱量都是系統(tǒng)與外界所傳遞的能量，與傳遞時的具體過程有關(guān)。功量和熱量是與過程特征有關(guān)的過程量，稱為遷移能。一、熱量

1.熱量

——熱力系和外界之間僅僅由于溫度不同而通過邊界傳遞的能量稱為熱量。熱量是在熱傳遞中物體能量改變的量度,為過程量。熱量:Q,單位為J或kJ

。

單位質(zhì)量工質(zhì)與外界交換的熱量用q

表示,J/kg或kJ/kg

。

微元過程中熱力系與外界交換的微小熱量用

Q

或

q表示。熱量正負規(guī)定:

q>0

熱力系吸熱q<0

熱力系放熱2、熵

有溫差便有熱量的傳遞,可用熵的變化量作為熱力系與外界間有無熱量傳遞以及熱量傳遞方向的標志。熵:

S,單位為J/K或kJ/K

。單位質(zhì)量工質(zhì)所具有的熵稱為比熵,用

s表示,單位為J/（kg

K)或kJ/（kg

K）。

熱量

用熵計算熱量對微元可逆過程:

q

Tds

或

Q

TdS

根據(jù)熵的變化判斷一個可逆過程中系統(tǒng)與外界之間熱量交換的方向：

系統(tǒng)吸熱；

，，系統(tǒng)放熱。

，，系統(tǒng)絕熱，定熵過程。

，，對可逆熱力過程1-2:熱量或3.溫熵圖

(T-s圖)

在可逆過程中單位質(zhì)量工質(zhì)與外界交換的熱量可以用T-s

圖（溫熵圖）上過程曲線下的面積12s2s11來表示。

溫熵圖也稱示熱圖。熱量圖T-s圖二、功量在力差作用下,熱力系與外界發(fā)生的能量交換就是功量。

功量亦為過程量。有各種形式的功,如電功、磁功、膨脹功、軸功等。工程熱力學(xué)主要研究兩種功量形式:

體積變化功

軸功1、體積變化功由于熱力系體積發(fā)生變化（增大或縮?。┒ㄟ^邊界向外界傳遞的機械功稱為體積變化功（膨脹功或壓縮功）。體積變化功:W,單位為J或kJ。1kg工質(zhì)傳遞的體積變化功用符號w表示，單位為J/kg或kJ/kg。正負規(guī)定:

功量dv>0

,w>0,熱力系對外作膨脹功dv<

0

,w<0,熱力系對外作壓縮功

體積變化功的計算如圖所示,1kg的氣體

;可逆膨脹過程;p，A，dx對于微元可逆過程:對于可逆過程1～2：體積變化功∴對于mkg工質(zhì)：圖2-2體積變化功

示功圖（p-v圖）∴p-v圖也稱示功圖。

w的大小可以p-v圖上的過程曲線下面的面積來表示。

∴功量也是一個過程量。體積變化功2、軸功熱力系通過機械軸與外界交換的功量。軸功:Ws

,單位為J或kJ

。1kg工質(zhì)傳遞的軸功用符號ws表示，單位為J/kg或kJ/kg。

正負規(guī)定:

功量ws

>0,熱力系向外輸出軸功ws

<0,外界向熱力系輸入軸功軸功的特點

剛性絕熱封閉熱力系不可以任意地交換軸功，即:外界功源向其輸入軸功將轉(zhuǎn)換成熱量而增加熱力系的熱力學(xué)能。剛性絕熱封閉熱力系不可能向外界輸出軸功軸功軸功的特點

開口熱力系與外界可以任意地交換軸功，即:熱力系可向外輸出軸功,如燃氣輪機、蒸汽輪機等熱力系可接受輸入的軸功,如風機、壓縮機三、隨工質(zhì)流動傳遞的能量

開口熱力系在運行時，存在工質(zhì)的流入、流出，它們在經(jīng)過邊界時攜帶有一部分能量同時流過邊界，這類能量包括兩部分:流動工質(zhì)本身的儲存能E

流動功和推動功Wf

如圖所示，已知dm，p，v，A

對dm工質(zhì):

Wf

pAdx

pdV

pvdm

對1kg工質(zhì)

:

∴1kg工質(zhì)流入和流出控制體的凈流動功為

wf

p2v2

p1v1∴流動功是一種特殊的功，其數(shù)值取決于控制體進、出口界面上工質(zhì)的熱力狀態(tài)。

流動功流動功開口系因工質(zhì)流動而傳遞的功量稱為推動功。開口系統(tǒng)在出口處付出的推動功與入口處獲得的推動功之差成稱為流動功。流動功是為推動工質(zhì)通過控制體界面而傳遞的機械功，它是維持工質(zhì)正常流動所必須傳遞的能量。流動功:Wf

,單位為J或kJ1kg工質(zhì)所作流動功用wf表示，單位為J/kg或kJ/kg。推動功的表達式推動功（流動功、推進功）pApVdx

W推=

p

A

dx

=

pV

w推=

pv注意：不是

pdv

v沒有變化對推動功的說明1、與宏觀流動有關(guān)，流動停止，推動功不存在2、作用過程中，工質(zhì)僅發(fā)生位置變化，無狀態(tài)變化3、并非工質(zhì)本身的能量（動能、位能）變化引起，而由外界做出，流動工質(zhì)所攜帶的能量可理解為：由于工質(zhì)的進出，外界與系統(tǒng)之間所傳遞的一種機械功，表現(xiàn)為流動工質(zhì)進出系統(tǒng)時所攜帶和所傳遞的一種能量流動工質(zhì)傳遞的總能量:

流動工質(zhì)本身的儲存能E

流動功(推動功)Wf

即:

或

四、焓及其物理意義令

H

U

pV

——焓(單位:J或kJ)

或h

u

pv——比焓(單位:J/kg或kJ/kg)焓也是狀態(tài)參數(shù),與工質(zhì)是否流動無關(guān)。對開口熱力系、流動工質(zhì)，焓表示工質(zhì)在流動過程中攜帶的由其熱力狀態(tài)決定的那部分能量；對封閉熱力系，焓表示由熱力學(xué)能、壓力和比體積組成的一個復(fù)合狀態(tài)參數(shù)。引入狀態(tài)參數(shù)焓后,流動工質(zhì)傳遞的總能量為:

或§6.4熱力學(xué)第一定律理解熱力學(xué)第一定律的實質(zhì)

能量守恒定律。掌握封閉熱力系的能量方程，能熟練運用能量方程對封閉熱力系進行能量交換的分析和計算。掌握開口熱力系的穩(wěn)定流動能量方程，能熟練運用穩(wěn)定流動能量方程對簡單的工程問題進行能量交換的分析和計算。學(xué)習要求§6.4熱力學(xué)第一定律一、熱力學(xué)第一定律的實質(zhì)熱力學(xué)第一定律實質(zhì)就是熱力過程中的能量守恒定律?？杀硎鰹?熱能和機械能在傳遞和轉(zhuǎn)換時,能量的總量必定守恒。第一類永動機是不存在的。對一切熱力系統(tǒng)和熱力過程,有:

進入系統(tǒng)的能量－離開系統(tǒng)的能量=系統(tǒng)儲存能量的變化

什么是第一類永動機？與熱力學(xué)第一定律的關(guān)系？請查閱二、熱力學(xué)第一定律的數(shù)學(xué)表達式（一）閉口系的能量方程

Q=△U+W熱力系獲得熱量=

增加的熱力學(xué)能+膨脹做功對微元過程：

Q

dU

W

或

q

du

w對于可逆過程（準平衡過程）:

q

du

pdv

或

q

u

W

Q適用條件：

1）任何工質(zhì)

2)任何過程內(nèi)能及閉口系熱一律表達式定義dU=

Q-

W

內(nèi)能U

狀態(tài)函數(shù)

Q=dU+WQ=U+W閉口系熱一律表達式?。?！兩種特例

絕功系

Q=dU

絕熱系

W=-dU內(nèi)能U的物理意義dU=

Q-

W

W

Q

dU代表某微元過程中系統(tǒng)通過邊界交換的微熱量與微功量兩者之差值，也即系統(tǒng)內(nèi)部能量的變化。

U

代表儲存于系統(tǒng)內(nèi)部的能量

內(nèi)儲存能（內(nèi)能、熱力學(xué)能）

例6-1

對于12kg的氣體在封閉熱力系中吸熱膨脹，吸收的熱量為140kJ，對外作了95kJ的膨脹功。問該過程中氣體的熱力學(xué)能是增加還是減少？每千克氣體熱力學(xué)能變化多少？

解：根據(jù)公式（2-8）得

U

Q

W

140

95

45（kJ）由于

U

45kJ＞0，故氣體的熱力學(xué)能增加。每千克氣體熱力學(xué)能的增加量為（kJ/kg）

例6-2對定量的氣體提供熱量100kJ，使其由狀態(tài)1沿A途徑變化至狀態(tài)2（圖2-6），同時對外做功60kJ。若外界對該氣體做功40kJ，迫使它從狀態(tài)2沿B途徑返回至狀態(tài)1，問返回過程中工質(zhì)吸熱還是放熱？其量為多少？又若返回時不沿B途徑而沿C途徑，此時壓縮氣體的功為50kJ，問C過程中是否吸收熱量？

（二）開口熱力系穩(wěn)定流動能量方程1.穩(wěn)定流動

——在開口熱力系中，工質(zhì)的流動狀況不隨時間而改變，即流道中任意截面上工質(zhì)的狀態(tài)參數(shù)不隨時間改變.

特征:單位時間內(nèi)熱力系與外界傳遞的熱量和功量不隨時間改變。

各流通截面工質(zhì)的質(zhì)量流量相等、且不隨時間而改變。

加熱器/冷凝器/蒸發(fā)器/壓縮機/鍋爐/汽輪機2.開口熱力系的穩(wěn)定流動能量方程穩(wěn)定流動：

質(zhì)量m1流速

cf1

比熱力學(xué)能u1標高z1質(zhì)量m2流速

cf2

比熱力學(xué)能u2標高z2進口出口2、開口系穩(wěn)定流動能量方程

1kg工質(zhì)進入熱力系帶進的能量，推動功p1v1

1kg工質(zhì)流出熱力系帶出的能量，推動功p2v2

又假定1kg工質(zhì)流經(jīng)熱力系時從外界吸入的熱量為q，通過熱力系對外界輸出的軸功為ws

根據(jù)熱力學(xué)第一定律,有:

∴

對微元熱力過程:上述各式適用于開口熱力系穩(wěn)定流動的各種熱力過程。開口系穩(wěn)定流動能量方程

3、技術(shù)功wt

——熱力過程中可被直接利用來做功的動能差、位能差及軸功三項之和稱為技術(shù)功,用wt表示。對微元熱力過程技術(shù)功動能工程技術(shù)上可以直接利用軸功機械能位能∴

wt

q

h

（

u

w）（

u

p2v2

p1v1）即wt

=w

（p2v2

p1v1）

技術(shù)功

表明:

工質(zhì)穩(wěn)定流經(jīng)熱力設(shè)備時所作的技術(shù)功等于體積變化功減去凈流動功。

（適用于一般過程）

同理可得,對微元過程:技術(shù)功對于穩(wěn)定流動的可逆過程1-2

上式中，v恒為正值，負號表示技術(shù)功的正負與dp相反，即：

wt＞0

，過程中壓力降低，對外做功；

wt＜0

，工質(zhì)的壓力增加，外界對工質(zhì)做功?？赡孢^程技術(shù)功wt在p-v圖上可以用過程曲線與縱坐標之間的面積表示。

對于微元可逆過程

可逆過程穩(wěn)定流動能量方程為

技術(shù)功單位質(zhì)量工質(zhì)的開口與閉口wsq穩(wěn)流開口系閉口系(1kg)容積變化功等價技術(shù)功幾種功的關(guān)系wwt△(pv)△c2/2wsg△z做功的根源ws對功的小結(jié)2、開口系，系統(tǒng)與外界交換的功為軸功ws3、一般情況下忽略動、位能的變化1、閉口系，系統(tǒng)與外界交換的功為容積變化功wws

wt技術(shù)功在示功圖上的表示機械能守恒對于流體流過管道，

壓力能

動能

位能機械能守恒伯努利方程三、穩(wěn)定流動能量方程的應(yīng)用

工程上,對許多熱工設(shè)備的運行,可利用簡化的穩(wěn)定流動能量方程式分析它們的能量關(guān)系。1.動力機械

動力機械對外輸出的軸功等于工質(zhì)的焓降。

∴理論功率

2.泵與風機工質(zhì)流經(jīng)泵與風機，消耗的軸功等于焓的增加。

透平(Turbine)機械1)

體積不大2）流量大3）保溫層q

0ws

=-△h

=

h1-

h2>0輸出的軸功是靠焓降轉(zhuǎn)變的例2：壓縮機械火力發(fā)電核電飛機發(fā)動機輪船發(fā)動機移動電站壓氣機水泵制冷空調(diào)壓縮機壓縮機械1)

體積不大2）流量大3）保溫層q

0ws

=-△h

=

h1-

h2<0輸入的軸功轉(zhuǎn)變?yōu)殪噬?：換熱設(shè)備火力發(fā)電：鍋爐、凝汽器核電：熱交換器、凝汽器制冷空調(diào)蒸發(fā)器、冷凝器換熱設(shè)備熱流體放熱量：沒有作功部件熱流體冷流體h1h2h1’h2’冷流體吸熱量：焓變

例2-3

工質(zhì)以cf1

3m/s的速度通過截面A1

45cm2的管道進入動力機械。已知進口處p1

689.48kPa，v1

0.3373m3/kg，u1

2326kJ/kg，出口處h2

1395.6kJ/kg。若忽略工質(zhì)的動能及位能的變化，且不考慮散熱，求該動力機械輸出的理論功率。

解：工質(zhì)的質(zhì)量流量為（kg/s）進口比焓為（kJ/kg）動力機械輸出的理論功率為

（kW）

例2-4

某蒸汽輪機，進口蒸汽參數(shù)為p1

9.0MPa，t1

500℃，h1

3386.4kJ/kg，cf1

50m/s；出口蒸汽參數(shù)為p2

0.004MPa，h2

2226.9kJ/kg，cf2

140m/s，進出口高度差為12m，每千克蒸汽經(jīng)汽輪機散熱15kJ。試求：（1）每千克蒸汽流經(jīng)汽輪機時所輸出的軸功。（2）進、出口動能差、位能差忽略時，對輸出功的各自影響。（3）散熱忽略時，對輸出功的影響。（4）若蒸汽流量為220t/h，汽輪機的理論功率是多少?

解：汽輪機的工作屬于開口熱力系的穩(wěn)定流動。（1）由開口熱力系的穩(wěn)定流動能量方程得

1133.9（kJ/kg）

（2）忽略進、出口動能差的影響

％

忽略進、出口位能差的影響

％

（3）忽略散熱的影響％（4）汽輪機的理論功率（kW）討論:

（1）本題的數(shù)據(jù)具有實際意義。從計算中可以看到，忽略蒸汽進出口的動能差、位能差以及散熱損失，對輸出軸功的影響均小于2％，因此在實際計算中可以忽略不計。這同時說明，類似汽輪機的葉輪機械可視為絕熱系統(tǒng)。（2）計算中涉及蒸汽熱力性質(zhì)，題目不但給出了p1，t1和p2，而且給出了h1和h2。事實上，如掌握了蒸汽熱力性質(zhì)后，給出h1和h2就是多余的，它們可以由p1，t1和p2及熱力過程特點查圖、表解決?！?.5理想氣體的熱力過程掌握理想氣體基本熱力過程的過程方程式和基本狀態(tài)參數(shù)變化的關(guān)系式，能正確計算理想氣體基本熱力過程的熱量和功量。了解多變過程是熱力過程從特殊到一般的更普遍的表達式。能將理想氣體的各種熱力過程表示在p-v圖和T-s圖上。學(xué)習要求§6.5理想氣體的熱力過程一、定容過程二、定壓過程三、定溫過程四、絕熱過程五、多變過程復(fù)習自學(xué)§6.6熱力學(xué)第二定律基本要求1.掌握熱力循環(huán)、正向循環(huán)、逆向循環(huán)的概念，掌握評價循環(huán)經(jīng)濟性的指標：熱效率

t、制冷系數(shù)

、制熱系數(shù)

。2.理解熱力學(xué)第二定律的實質(zhì)和表述；明確熱力學(xué)第二定律在判斷熱力過程方向上的重要作用。3.掌握卡諾循環(huán)、逆卡諾循環(huán)、卡諾定律及其對工程實際的指導(dǎo)意義。4.了解熵的基本概念和熵增原理。一、熱力循環(huán)1、什么是熱力循環(huán)?可逆循環(huán)不可逆循環(huán)——工質(zhì)經(jīng)過一系列狀態(tài)變化后，又回復(fù)到原來狀態(tài)的全部過程稱為熱力循環(huán)，簡稱循環(huán)。

熱力循環(huán)分類全部由可逆過程組成的循環(huán)組成循環(huán)的全部過程不均為可逆過程正向循環(huán)逆向循環(huán)根據(jù)熱力循環(huán)所產(chǎn)生的不同效果

可逆循環(huán)可以表示在狀態(tài)參數(shù)坐標圖上，且為一條封閉的曲線。

熱力循環(huán)2、正向循環(huán)和熱效率——將熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能的循環(huán)稱為正向循環(huán),也稱為動力循環(huán)或熱機循環(huán)

。

（1）正向循環(huán)

一切熱力發(fā)動機都是按正向循環(huán)工作的。

正向循環(huán)在p-v圖上按順時針方向進行。設(shè)1kg工質(zhì)在熱機中進行一個正向循環(huán)1234l

1-2-3:膨脹過程,作膨脹功123v3v11

3-4-1:壓縮過程，作壓縮功341v1v33

工質(zhì)從高溫熱源T1吸熱q1，向T2放熱q2

∵∴

循環(huán)凈功w0

——在正向循環(huán)中，所獲得的機械能與所付出的熱量的比值稱為熱效率。

（2）、熱效率

t

正向循環(huán)

循環(huán)熱效率

t用來評價正向循環(huán)的熱經(jīng)濟性。

顯然，

t<1。高溫熱源T1q1工質(zhì)W0=q1-q2q2低溫熱源T2適用于任何循環(huán)3、逆向循環(huán)和工作系數(shù)——消耗機械能（或其它能量），將熱量從低溫熱源傳遞到高溫熱源的循環(huán),如制冷裝置和熱泵循環(huán)。

（1）逆向循環(huán)

消耗功是完成逆向循環(huán)的必要條件。

逆向循環(huán)在p-v圖上按逆時針方向進行。設(shè)1kg工質(zhì)在熱機中進行一個逆向循環(huán)14321

1-4-3:膨脹過程,作膨脹功143v3v11

3-2-1:壓縮過程，作壓縮功321v1v33

工質(zhì)從低溫熱源T2吸熱q2，向T1放熱q1

或∴

消耗凈功w0

逆向循環(huán)中向高溫熱源放出的熱量，來自于從低溫熱源的吸熱量和消耗的循環(huán)凈功

——工作系數(shù)是所獲得的收益與所花費的代價之比值，用以衡量逆向循環(huán)的熱經(jīng)濟性。（2）工作系數(shù)

逆向循環(huán)

制冷系數(shù)

制冷裝置的工作系數(shù)高溫熱源T1q1工質(zhì)W0=q1-q2q2低溫熱源T2

制熱系數(shù)

熱泵裝置的工作系數(shù)

可能大于、等于或小于1，而

總是大于1。

適用于任何循環(huán)適用于任何循環(huán)二、熱力學(xué)第二定律的實質(zhì)自發(fā)過程都是具有方向性的表述之間等價不是偶然，說明共同本質(zhì)若想逆向進行，必付出代價三、熱力學(xué)第二定律的表述熱力學(xué)第二定律指出了能量在傳遞和轉(zhuǎn)換過程中有關(guān)傳遞方向、轉(zhuǎn)化的條件和限度等問題。針對不同的熱現(xiàn)象熱力學(xué)第二定律有不同的表述，但其實質(zhì)等效。1、克勞修斯（Clausius）表述：不可能把熱量從低溫物體傳向高溫物體而不引起其它變化。

2、開爾文－普朗克（Kelvin－Plank）表述——不可能從單一熱源取熱，并使之完全轉(zhuǎn)變?yōu)楣Χ划a(chǎn)生其它影響。如制冷機或熱泵裝置的工作需消耗能量進行補償

從熱功轉(zhuǎn)換過程來表述，“第二類永動機不可能實現(xiàn)”§6.7卡諾循環(huán)和卡諾定理

一、卡諾循環(huán)二、卡諾定理卡諾循環(huán)解決了在確定的工作條件下熱機的工作效率可能達到的極限問題。一、卡諾循環(huán)及熱效率

卡諾循環(huán)是法國工程師卡諾（Carnot）于1824年提出的一種理想熱機循環(huán)。它是工作于兩個恒溫熱源間的，由兩個可逆定溫過程和兩個可逆絕熱過程所組成的可逆正向循環(huán)。

（一）卡諾循環(huán)卡諾循環(huán)在p-v圖和T-s圖上的表示:

a-b:定溫可逆吸熱膨脹過程,工質(zhì)從T1吸熱q1,

在T1下由a

膨脹至b,并對外界作膨功；

對1kg工質(zhì):b-c:絕熱可逆膨脹過程,工質(zhì)由b膨脹至c,由T1

降至T2，并對外界作膨脹功；

c-d:定溫可逆放熱壓縮過程,工質(zhì)由c在T2下向T2

放熱q2被壓縮為d，外界對工質(zhì)作壓縮功；

d-a:絕熱可逆壓縮過程，工質(zhì)由d經(jīng)可逆絕熱壓縮回到a，由T2升至T1，外界對工質(zhì)作壓縮功。

恒溫熱源恒溫熱源卡諾循環(huán)熱效率由T-s圖

由正向循環(huán)熱效率

過程b-c、d-a為定熵過程，故

?

t,c只取決于恒溫熱源T1和T2

而與工質(zhì)的性質(zhì)無關(guān)；卡諾循環(huán)熱機效率的說明?

T1

t,c,T2

c

，溫差越大，

t,c越高?

當T1=T2，

t,c=0,單熱源熱機不可能?

T1

=K,T2

=0K,

t,c<100%，熱二律結(jié)論：

（1）卡諾循環(huán)的熱效率只取決于高溫熱源的溫度T1與低溫熱源的溫度T2，而與工質(zhì)的性質(zhì)無關(guān)。提高高溫熱源的溫度T1，或降低低溫熱源的溫度T2，都可以提高熱效率。

（2）因為T2＞0，所以熱效率總小于1。

（3）若T1

T2，則，卡諾循環(huán)熱效率只有單一熱源提供熱量進行循環(huán)作功是不可能的。即:（二）逆卡諾循環(huán)卡諾循環(huán)沿相反方向進行，即為逆卡諾循環(huán)。

逆卡諾循環(huán)的效果與卡諾循環(huán)的效果正好相反，工質(zhì)從低溫熱源吸熱q2，向高溫熱源放熱q1，并接受外界作功w0。

制冷系數(shù)

供熱系數(shù)逆卡諾循環(huán)在p-v圖和T-s圖上的表示

供熱系數(shù)：逆卡諾循環(huán)逆卡諾循環(huán)是制冷循環(huán)和熱泵循環(huán)的理想循環(huán)。

制冷系數(shù):

逆卡諾循環(huán)結(jié)論：

（1）逆卡諾循環(huán)的制冷系數(shù)和制熱系數(shù)只取決于高溫熱源溫度T1和低溫熱源溫度T2。且隨高溫熱源溫度T1的降低或低溫熱源溫度T2的提高而增大。

（2）逆卡諾循環(huán)的制熱系數(shù)總是大于1，而其制冷系數(shù)可以大于l、等于1或小于l。在一般情況下，由于T2＞（T1-T2），所以制冷系數(shù)也是大于1的。三、卡諾定律卡諾定律可表述為：

（1）在相同的高溫熱源和相同的低溫熱源間工作的一切熱機，可逆熱機的熱效率最高。（2）在相同的高溫熱