《大学物理》课程PPT教学课件（二）第20章 热力学第一定律和第二定律 20.3 循环过程 卡诺循环

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s20.3循环过程卡诺循环 热力学:紧密围绕热机的研究和应用—工作物质 重复进行某些过程,不断吸热做功 循环过程 1.定义:系统经历一系列变化后又回到初始状态的整 个过程叫循环过程。 准静态循环过程~相图中的闭合曲线 顺时针:正循环 正 逆 逆时针:逆循环 O

§20.3 循环过程 卡诺循环 热力学：紧密围绕热机的研究和应用——工作物质 重复进行某些过程，不断吸热做功 一、循环过程 1. 定义：系统经历一系列变化后又回到初始状态的整 个过程叫循环过程。 准静态循环过程 ~ 相图中的闭合曲线 顺时针：正循环 逆时针：逆循环 O p V 正 逆

2.共同特征 △E=0热力学第一定律:Q净=4净 3.正循环及其效率 b T1高温热源 净功e 负功 质 特征:Q净=A>0 T2低温热源 热机的循环: 热机能流 从外界吸热一对外做功

2. 共同特征 E = 0 热力学第一定律： Q净 = A净 3. 正循环及其效率 特征： Q净 = A净  0 从外界吸热—对外做功 热机的循环: O p V a 正 b c d V1 V2 正 负功功 净功 A T1 T2

实例:蒸汽机的循环 B 净 Q净=1-Q2 D 效率: 吸 O-O Q 锅炉 A2水 汽 泵 缸 冷凝器

实例：蒸汽机的循环 A净 = A1 − A2 Q净 = Q1 −Q2 效率: 1 2 1 1 2 1 Q Q Q Q Q Q A = − − = = 吸 净  Q1 Q2 A2 A1

热机的能量转换: 向低温热源放热Q 从高温热源吸热O(可能不止一个) (可能不止一个)对外做功A=Q=Q-Q 代价 效果 热机效率: 77

热机的能量转换: 从高温热源吸热 （可能不止一个） Q1 向低温热源放热 Q2 （可能不止一个） 对外做功 A净 = Q净 = Q1 −Q2 效果 代价 热机效率: 1 2 1 1 2 1 Q Q Q Q Q Q A = − − = = 吸 净 

4.逆循环及致冷系数 b 净功)c 质 特点:Q净=A<0 A=Q1-Q2 O2 致冷机的循环: T,冷库 外界对系统做功 致冷机能流图 系统向外界放热

4. 逆循环及致冷系数 特点： Q净 = A净  0 外界对系统做功 —— 系统向外界放热 致冷机的循环： O P V a 逆 b c V1 V2 净功 d T1 T2 Q1 Q2 A=Q1 -Q2

实例:电冰箱 Q1 冷凝器 液化 压+A 流 缩 阀 机 汽化 B 蒸发器 冷库 致冷系数:W= 能量转换: 从低温热源吸热g2(效果)1向高温热源放热 外界对系统做功A(代价) Q=9+A 注意:这里的Q2仅是循环过程中系统从冷库吸收的热 量—衡量致冷的效力

实例：电冰箱 能量转换： 从低温热源吸热 Q2 （效果） 外界对系统做功 A （代价） 向高温热源放热 Q1 = Q2 + A 致冷系数： A Q w 2 = 注意：这里的Q2 仅是循环过程中系统从冷库吸收的热 量 —— 衡量致冷的效力 Q1 Q2 A

介绍:·空调机的循环一致冷机与热泵原理的结合 压缩机作功,吸热传向高温热源 季节作用低温热源高温热源 效果 室内降温 夏天冷泵(4)房间()大气(Q)(对房间致冷) 室内升温 冬天热泵(A4)大气(Q)房间(Q2)(对大气致冷) Q Q Q 22 夏天 冬天

介绍：• 空调机的循环 — 致冷机与热泵原理的结合 季节 作用 低温热源 高温热源 效果 夏天 冬天 冷泵（A) 热泵（A) 房间 ( ) Q2 大气 ( ) Q2 大气 ( ) Q1 房间 ( ) Q1 室内降温 （对房间致冷） 室内升温 (对大气致冷) A Q2 Q1 夏天 A Q2 Q1 冬天 压缩机作功，吸热传向高温热源

介绍:·保护臭氧层 臭氧O3层:位于地面上空20-50m的同温层中 作用:保护地球表面免受某些具有破坏性的紫外线 辐射,控制地球气温(散热片) 氟里昂对臭氧层的破坏 用F,CLB部分或全部取代碳氢物中的氢 生成的化合物。如:CC1E2 C+O3→>CO+O2 引起公害 CIO+O→>Cl+O2 游离氧戚子循环反应,破坏Q1分子

氟里昂对臭氧层的破坏 用F,Cl, Br部分或全部取代碳氢化合物中的氢 CCl2 F2 生成的化合物。如: Cl+ O3 → ClO+ O2 引起公害 ClO+O→Cl+O2 游离氧原子 循环反应, 破坏O3 分子 • 保护臭氧层 保护地球表面免受某些具有破坏性的紫外线 臭氧 O3 层：位于地面上空20-50km的同温层中 作用： 辐射，控制地球气温（散热片） 介绍：

后果: °紫外线辐射增强 晒斑,雪盲,视力损害,皮肤癌,白内障 植物生长率下降,海洋生物减少 温室效应(CO2,70%氟里昂30% 气候异常,农业、畜牧业受损,国土干燥化 北极冰帽熔化,海平面上升,大陆被淹 19879蒙特利尔1990.6伦敦 会议决定2000停止生产和消费氟里昂, 发展中国家延长10年

晒斑，雪盲，视力损害，皮肤癌，白内障…... 植物生长率下降，海洋生物减少 后果： • 紫外线辐射增强 • 温室效应 (CO2 ,70% 氟里昂30%） 气候异常，农业、畜牧业受损，国土干燥化 北极冰帽熔化，海平面上升，大陆被淹…... 1987.9 蒙特利尔 1990.6 伦敦 会议决定2000年停止生产和消费氟里昂， 发展中国家延长10年