江苏大学：《大学物理》课程教学资源（PPT课件）第六章 热力学基础 6.3 循环过程和卡诺循环

63循环过程和卡诺循环 6.3循环过程和卡诺循环 一.循环过程 系统经过一系列状态变 D 化以后，又回到初始状态， 这样周而复始的过程。 准静态循环过程可以在 p一V图上用一条闭合曲线 表示。经历一个循环过程系 0 统内能不变。 前页后页目录 1

前页 后页 目录 1 6.3 循环过程和卡诺循环 一. 循环过程 系统经过一系列状态变 化以后，又回到初始状态， 这样周而复始的过程。 准静态循环过程可以在 p—V 图上用一条闭合曲线 表示。经历一个循环过程系 统内能不变。 6.3 循环过程和卡诺循环 p a b c d V o

6.3循环过程和卡诺循环 热机循环（正循环）abcda 利用工作物质把热转换为功。 致冷循环（逆循环）adcba 利用工作物质，把低温 a 热源的热传给高温热源。 闭合曲线所围面积等于 一次循环过程中系统所作的 功。 0 经历一个循环过程系统 内能不变。 前页后页目录 2

前页 后页 目录 2 6.3 循环过程和卡诺循环 热机循环(正循环) abcda 利用工作物质把热转换为功。 致冷循环(逆循环) adcba 利用工作物质，把低温 热源的热传给高温热源。 闭合曲线所围面积等于 一次循环过程中系统所作的 功。 p a b c d V o 经历一个循环过程系统 内能不变

6.3循环过程和卡诺循环 热机 高温热源 利用热机循环将热量持续地转 化为功的装置。 吸热21 放热Q2 系统对外界作净功A=21-2 22 低温热源 热机效率 热机循环中，系统对外界作的净功与系统从外 界吸收热量的总和之比值。 n-2.18 各量均为绝对值 前页后页且录3

前页 后页 目录 3 6.3 循环过程和卡诺循环 低温热源 高温热源 热机 吸热Q1 系统对外界作净功A 放热Q2 热机效率 1 A Q  = 1 2 1 Q Q Q − = 2 1 1 Q Q = − = − Q Q 1 2 各量均为绝对值 利用热机循环将热量持续地转 化为功的装置。 热机循环中，系统对外界作的净功与系统从外 界吸收热量的总和之比值。 Q1 Q2 A

63循环过程和卡诺循环 3)致冷机（制冷机，热泵） 高温热源 利用致冷循环，将热量持续 地由低温热源传给高温热源的装 置。 吸热22 放热Q1 02 外界对系统作净功A=21-Q2 低温热源 致冷系数 致冷机循环中，系统从低温热源吸收热量的总 和与外界对系统作的净功之比值。 22 0= 02- A21-22 前页后页目录 .4

前页 后页 目录 4 6.3 循环过程和卡诺循环 3) 致冷机(制冷机，热泵) 致冷系数 Q2 A w = 2 1 2 Q Q Q = − 利用致冷循环，将热量持续 地由低温热源传给高温热源的装 置。 吸热Q2 外界对系统作净功A 放热Q1 = − Q Q 1 2 致冷机循环中，系统从低温热源吸收热量的总 和与外界对系统作的净功之比值。 低温热源 高温热源 Q1 Q2 A

6.3循环过程和卡诺循环 例1计算奥托循环（四动程汽油 内燃机)的效率。P222例题6-5 奥托循环：由两个等体过程 和两个绝热过程组成。 前页后页目录 5

前页 后页 目录 5 6.3 循环过程和卡诺循环 奥托循环：由两个等体过程 和两个绝热过程组成。 p V b d c e 例1 计算奥托循环（四动程汽油 内燃机）的效率。P222例题6-5

6.3循环过程和卡诺循环 四个动程分析： (1)进气 等压过程(ab) (2)压缩 绝热过程(bc) (3)燃烧，膨胀作功 Vo 燃烧：等体过程(cd 膨胀：绝热过程(de) 起 位 (4)排气 放气：等体过程(eb) 排气：等压过程(ba) QDHI川 前页后页目录 6

前页 后页 目录 6 6.3 循环过程和卡诺循环 p V a b d c e 0 pV0 V 四个动程分析： (1) 进气 等压过程 (ab ) (2) 压缩 绝热过程 (bc) (3) 燃烧，膨胀作功 燃烧：等体过程 (cd ) 膨胀：绝热过程 (de) ( 4) 排气 放气：等体过程 (eb ) 排气：等压过程 (ba)

63循环过程和卡诺循环 吸热 P =AEed=Mmol y(Ta-T) M 放热 AEl=MC,(仅.-)2ia Mmol 循环效率 T。-T de和bc是绝热过程，有 Vy-T。=Vg-Ta VTb=VglT。 前页后页目录 7

前页 后页 目录 7 6.3 循环过程和卡诺循环 吸热 放热 循环效率 p V a Q1 Q2 b d c e 0 p V0 V Q E 1 =  cd ( d c ) mol V M C T T M = − 2 eb Q E =| |  ( e b ) mol V M C T T M = − 2 1 1 Q Q  = − 1 e b d c T T T T − = − − de和bc是绝热过程，有 1 1 b c 0 V T V T   − − = 1 1 e d 0 V T V T   − − =

6.3循环过程和卡诺循环 两式相减得 V-(T。-T)=V(Ta-Te) 参电，4无受到 数率7=1-怡1-白 称为压缩比 效率由压缩比决定 本题完 前页后页目录 8

前页 后页 目录 8 6.3 循环过程和卡诺循环 两式相减得 ( ) ( ) 1 1 V T T V T T e b d c 0   − − − = − 整理，得 p V a Q1 Q2 b d c e 0 p V0 V 1 e b 0 d c T T V T T V  − −   =   −   1 0 1 V V   −   = −     效率 1 1 1 ( ) r  − = − 称为压缩比 0 V r V = 效率由压缩比决定 本题完

63循环过程和卡诺循环 二，卡诺循环 两个等温过程和两个绝热过程组成的循环。 a 2=Aab=M V V 22 =Ao=M "Va 前页后页目录 9

前页 后页 目录 9 6.3 循环过程和卡诺循环 二. 卡诺循环 p V a b c d o T1 T2 两个等温过程和两个绝热过程组成的循环。 Q A 1 = ab Q A 2 = cd 1 b a ln m V RT M V = 2 c d ln m V RT M V =

63循环过程和卡诺循环 由绝热方程V”1T=C,得 对绝热线bc,有 VY-T=VY-T 对绝热线ad,有 VY-T=VIT D a 两式相除，得 =k Va Va 所以=互 22T2 前页后页目录 .10

前页 后页 目录 10 6.3 循环过程和卡诺循环 由绝热方程 V T C  −1 = ，得 两式相除，得 所以 1 1 V T V T b c 1 2   − − = 1 1 V T V T a d 1 2   − − = 对绝热线 bc ，有 对绝热线 ad ，有 b c a d V V V V = 1 1 2 2 Q T Q T = p V a b c d o T1 T2