单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,3 循环过程,热力学系统经受了一系列热力学过程后又回到初始状态，这个过程为循环过程。,假设循环过程中各个分过程都是准静态过程，这个过程为准静态循环过程。,循环过程的重要特征：,准静循环过程可以在状态图上用一个闭合曲线表示。,1 循环过程,循环曲线所包围的面积为系统做的净功。,循环曲线顺时针时，这种循环叫做,正循环。,正循环,正循环对应热机循环把热能转换成机械能的装置。,正循环能量转化特征：,系统吸热，对外做正功；返回时，系统放热，对外做负功；循环面积为正值。,正循环,热机工作示意图,高温热源,T,1,低温热源,T,2,热机从高温热源吸取热量，一局部转变成功，另一局部放到低温热源。,热机效率,假设从高温源吸取的热量转变成功越多，则热机效率就越大。,热机效率通常用百分数来表示,逆循环对应致冷机循环,逆循环,循环曲线逆时针，这种循环叫做,逆循环。,系统吸热，对外做正功；返回时，系统放热，对外做负功；循环面积为负值。,逆循环,逆循环能量转化特征：,致冷机是通过外界作功将低温热源的热量传递到高温热源中。使低温热源温度降低。,例如：,电冰箱、空调都属于致冷机。,高温热源,T,1,低温热源,T,2,致冷机工作示意图,致冷机是通过外界作功将低温源的热量传递到高温源中，使低温源温度降低。,致冷系数,假设外界做确定的功，从低温源吸取的热量越多，致冷效率越大。,室外,室内,证明：奥托机效率为：,这一过程不是同一工质反复进展的循环，但在理论上争论这一过程的能量转化时，总是用确定量的抱负气体的下述准静态循环过程来代替：两条绝热线和两条等容线构成准静态循环过程。,例1 燃烧汽油的四冲程内燃机中进展的循环过程叫奥托循环。,解：,2,-,3,为等容吸热过程,4,-,1,为等容放热过程,1,-,2,为绝热压缩过程,3,-,4,为绝热膨胀过程,一般为8，如承受双原子分子气体为工作物质，在抱负的状况下，其热机效率为：,称为压缩比,例2 一热机以1mol双原子分子气体为工作物质，循环曲线如以下图，其中AB为等温过程，TA=1300K，TC=300K。求.各过程的内能增量、功、和热量；.热机效率。,解,(1),A,-,B,为等温膨胀过程,B,-,C,为等压压缩过程,C,-,A,为等容升压过程,(2),可逆过程是这样一种过程,它的每一步都可以,沿相反的方向进展,而当系统沿相反的方向回到原,状态时,外界也恢复到原状态.(即系统和外界都复原),如不行能使系统和外界都完全复原,则此过程叫做不行逆过程。,一切自然过程(实际过程)都是不行逆过程,(1)有摩擦损耗,(2)是非准静态过程,2,可逆过程,可逆过程的重要特征,摩擦是功变热的过程，它确定是不行逆的；,非准静态过程也是不行逆的：,无摩擦+准静态,由于非静态过程的中间态一般是非平衡态特殊简洁,没有统一的状态参量,这种过程沿反方向进展时,每一步都做到是原来沿正方向进展时的重演是不行能的。,可逆过程是比准静态过程更加抱负化的过程，,有重要的理论意义与实际意义。,3 卡诺循环,卡诺正循环：,只和,两个恒温热库,传递热量并对外作功的,准静态、无摩擦,循环。,2,3,4,1,等温,T,1,等温,T,2,绝热,绝热,V,1,V,4,V,3,V,2,P,V,高温热库,T,1,低温热库,T,2,卡诺循环,卡诺循环能流图,设系统是抱负气体：,两个等温过程和两个绝热过程构成的抱负化循环。,12 等温膨胀过程，,吸热,Q,1,=,A,=,RT,1,ln(,V,2,/,V,1,),34 等温压缩过程，,放热的大小为,得,2,3,4,1,等温,T,1,等温,T,2,绝热,绝热,V,1,V,4,V,3,V,2,P,V,Q,2,=,RT,2,ln(,V,3,/,V,4,),1、4两点在同一绝热线上,2、3两点在同一绝热线上,再由,=1-(,Q,2,/,Q,1,),于是得,卡诺循环的效率：,可以证明:在一样的高温热库和低温热库之间工作的一切可逆热机,其效率都相等,与工作物质种类无关。,可以证明：,C,是工作在,T,1,，,T,2,之间的最高效率,卡 诺,法国人、1796-1832,增大,T,1,与,T,2,间的温差。,有效途径是提高,T,1,。,现代“标准火力发电厂”：,缘由：主要是实际循环非卡诺循环，,非两热源、非准静、非无摩擦、。,提高卡诺循环效率的方法:,卡诺逆循环,可求出卡诺致冷系数：,例1 如图，确定量抱负气体的内能E和体积V变化关系为始终线，直线延长线经过0点，则该过程为 过程。(填：等容、等压或等温)。,解：,等温过程：E为恒量，水平线。,等压,等容过程：V为恒量，竖直线。,等压过程：,例2,卡诺致冷机，低温热源温度T,2,=300K，高温热源温度为T,1,=450K，每一循环从低温热源吸热400J，此致冷机的致冷系数,为多少？每一循环外界对系统作净功多少？,解：,又,例3 确定量的抱负气体，在P-T图上经受一个如以下图的循环过程abcda，其中ab、cd两个过程为绝热过程，则该循环的效率是多少？,解：,由图可知该循环为卡诺循环，因此效率为:,例4 某抱负气体分别进展了如以下图的两个卡诺循环abcd和abcd，且两循环曲线所围面积相等。假设两循环的效率及每次在高温热源处吸取的热量分别用、Q及、Q表示，则【】。,A ,QQ;B ,QQ;,C ,QQ;D ,QQ。,B,解：,由,知,依题意：,知,例5 气体经受如以下图的一个循环过程，在这个循环中，外界传给气体的热量是多少？,解：,系统对外所作的功等于曲线所包围的面积,循环过程,例6 一单原子抱负气体经受如以下图循环过程，bc为绝热过程，ca为等温过程，求1c态体积Vc和压强Pc；2循环过程的效率。,解：1,ca为等温过程：,bc为绝热过程：,解得：,2,解,：,等温过程系统吸热,等压过程系统放热,例7某热机循环过程如以下图，其中过程是绝热过程，过程是等温过程，过程是等压过程，工作物质为双原子气体。：V1=4L，V2=1L，T1=320k，p1=105Pa，求该循环过程的效率。,循环过程的效率为,