首页物理学物理学史及基础大学物理 06-3 循环过程.pptx

06-3 循环过程.pptx

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本课件讲解循环过程的定义与正循环、逆循环的分类,推导热机效率与制冷系数的表达式,重点分析卡诺循环四个分过程及其效率,并说明提高热机效率的方向与卡诺定理对实际热机的限制。

循环过程封面页,标示本章讲解的循环过程的特征与正、逆循环分类、热机效率与制冷系数的计算、卡诺循环的分过程、效率与改进方向等内容。
循环特征讲解页,归纳经历一个循环过程后,内能不变。
循环过程的分类讲解页,给出正循环:在p–V图上循环过程按顺时针进行逆循环:在p–V图上循环过程按逆时针进行热机:工作物。
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第1页:循环过程

循环过程

6-3-1循环过程循环过程
系统经历了一系列状态变化过程以后,又回到原来状态的过程

第2页:循环特征

循环特征

经历一个循环过程后,内能不变。

aIb为膨胀过程
bIIa为压缩过程:物质系统(工作物)作的净功:结论:在任何一个循环过程中,系统所做的净功在数值上等于p–V图上循环曲线所包围的面积

pVba pbVbpaVa分过程:顺时针逆时针

第3页:循环过程的分类

循环过程的分类

正循环
在p–V图上循环过程按顺时针进行逆循环:在p–V图上循环过程按逆时针进行热机:工作物质作正循环的机器致冷机:工作物质作逆循环的机器设在一个循环过程,系统吸热Q1,放出热量的绝对值为Q2,对外做的净功为W,则

循环过程的热力学第一定律

第4页:热机和制冷机工作物质

热机和制冷机工作物质

在热机中被用来吸收热量、并对外做功的物质。

热机效率
在一次循环过程中,工作物质对外作的净功与它从高温热源吸收的热量之比
热机
持续地将热量转变为功的机器.例如蒸汽机、内燃机、汽轮机等

第5页:致冷过程

致冷过程

外界作功W,系统吸热Q2,放热Q1。

致冷系数
制冷系数:制冷机从低温热源吸取的热量与外界做功之比

第6页:卡诺循环及其效率

卡诺循环及其效率

1824年,法国青年科学家卡诺(1796-1832)提出一种理想热机,工作物质只与两个恒定热源(一个高温热源,一个低温热源)交换热量。

整个循环过程是由两个绝热过程和两个等温过程构成,这样的循环过程称为卡诺循环

第7页:理想气体

理想气体

准静态卡诺循环由两个等温过程和两个绝热过程组成。

AB过程吸热
CD过程放热:BC和DA过程:Q1Q2 1T2p

第8页:卡诺循环效率

卡诺循环效率

结论
卡诺循环必须有高温热源和低温热源

卡诺循环的效率仅仅由两热源的温度决定。

卡诺循环的效率总小于1。

(T2不可能为0K)T1与T2的温差越大,效率越高 1T2p

第9页:循环过程(续2)

循环过程(续2)

图中两卡诺循环吗?

讨论

第10页:卡诺致冷机

卡诺致冷机

卡诺循环沿逆时针进行卡诺致冷系数: 1T2pQ2Q1

第11页:例1:3.2×10-2kg氧气作

例1:3.2×10-2kg氧气作

例1:3.2×10-2kg氧气作 循环过程。

AB和CD都为等温过程,设T1= 300 K,T2= 200 K,V2= 2V1。

求循环效率。

1=300KT2=200KV2V1Vp解:吸热放热吸热放热

第12页:例2:计算奥托机的循环效率

例2:计算奥托机的循环效率

例2:计算奥托机的循环效率。

cd, eb为等容过程;bc,de为绝热过程。

解:吸热放热VoVpVacdebr为压缩比,r越大,效率越高

第13页:例3:一卡诺循环,其工质为理想气

例3:一卡诺循环,其工质为理想气

例3:一卡诺循环 ,其工质为理想气体,热源温度T1=100℃,冷凝器温度T0=0 ℃。

如果维持冷凝器温度不变,提高热源温度到T2,使循环 ’D’A的净功增加为原循环 的两倍,如图所示.求(1) ’D’A循环的热源温度T2; (2) ’D’A循环的效率. ’D’AT1T0pT2DC解:对循环 有对循环 ’D’A有

第14页:循环过程(续3)

循环过程(续3)

此时卡诺循环效率为

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