19 4-3 卡诺循环与卡诺定理.ppt

第1页：卡诺循环的提出

既然热效率 100% 不可能，热机能达到的最高效率有多少？法国工程师卡诺（S. Carnot）于 1824 年提出理想热机循环。

• a-b 定温吸热过程，q1 = T1(sb − sa)
• b-c 绝热膨胀过程，对外作功
• c-d 定温放热过程，q2 = T2(sc − sd)
• d-a 绝热压缩过程，消耗功

第2页：卡诺循环热效率

• ηc 只取决于热源 T1 和 T2，而与工质的性质无关
• T1 越高、T2 越低，温差越大，ηc 越高
• 当 T1 = T2 时，ηc = 0，单热源热机不可能
• T1 → ∞ K、T2 → 0 K 时，ηc 仍小于 100%，即第二类永动机不可能

第3页：卡诺定理

定理一

在相同的高温热源和低温热源间工作的一切可逆热机具有相同的热效率，与工质的性质无关。

定理二

在相同高温热源和低温热源间工作的任何不可逆热机的热效率都小于可逆热机的热效率。

以理想气体为工质的卡诺循环热效率可具体导出。

第4页：逆向卡诺循环

逆向卡诺循环中，制冷机或热泵从低温热源吸热 q2、向高温热源放热 q1，消耗功 wnet。

• 若空调制冷，t1 = 37 ℃、t2 = 27 ℃
• 若空调制冷，t1 = 37 ℃、t2 = 17 ℃

逆向卡诺循环的温差（T1 − T2）越小，经济性越好。