2021-2022学年高二物理竞赛课件：卡诺循环习题.pptx

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1、卡诺循环习题课件卡诺循环习题课件第七章第七章 热力学热力学7 4 卡诺循环卡诺循环说明说明：（1）完成一次卡诺循环必须有温度一定的高温热源完成一次卡诺循环必须有温度一定的高温热源和低温热源。和低温热源。（2）卡诺循环的效率只与两个热源温度有关。两热卡诺循环的效率只与两个热源温度有关。两热源的温差越大，则卡诺循环的效率越高。源的温差越大，则卡诺循环的效率越高。（3）卡诺循环效率总是小于卡诺循环效率总是小于 1.（4）在相同高温热源和低温热源之间工作的一切热在相同高温热源和低温热源之间工作的一切热机中，卡诺循环的效率最高。机中，卡诺循环的效率最高。卡诺热机效率卡诺热机效率第七章第七章 热力学热力学

2、7 4 卡诺循环卡诺循环AABCD高温热源高温热源低温热源低温热源卡诺致冷机卡诺致冷机 卡诺致冷机（卡诺逆循环）卡诺致冷机（卡诺逆循环）卡诺致冷机致冷系数卡诺致冷机致冷系数T2 越小越小,致冷系数越小致冷系数越小.第七章第七章 热力学热力学7 4 卡诺循环卡诺循环 图中两卡诺循环图中两卡诺循环 吗吗？讨讨 论论第七章第七章 热力学热力学7 4 卡诺循环卡诺循环例例1.1 mol 氧气作如图所示的循环，求循环效率氧气作如图所示的循环，求循环效率.解解:Qp pVpV000等等温温abc02VQQcaabbc依定义依定义,对任意循环过程对任意循环过程其中，其中，A 是整个循环过程是整个循环过程中工

3、质对外界作的中工质对外界作的净功净功；Q1 是整个循环过程中是整个循环过程中工质工质从外界从外界吸收的总热量吸收的总热量;Q2 是是整个循环过程中整个循环过程中工质向工质向外界外界放出的总热量放出的总热量(绝对值绝对值).由状态方程可得，由状态方程可得，第七章第七章 热力学热力学7 4 卡诺循环卡诺循环Qp pVpV000等等温温abc02VQQcaabbc第七章第七章 热力学热力学7 4 卡诺循环卡诺循环例例2.1 摩尔氧气的循环曲线如图所示，摩尔氧气的循环曲线如图所示，bc为绝热线，为绝热线，试求试求1）ab、ca 过程系统吸收的热量过程系统吸收的热量 Qab 和和 Qca.（2）循环效率

4、）循环效率.pp2p1V22V1V1abc解解:（1）热量）热量 Qab 和和 Qca(要求：要求：Qab、Qca 用用p1、p2、V1字母表示，字母表示，需算出数值需算出数值)第七章第七章 热力学热力学7 4 卡诺循环卡诺循环（2）循环效率）循环效率pp2p1V22V1V1abc由绝热过程方程由绝热过程方程第七章第七章 热力学热力学7 4 卡诺循环卡诺循环 例例3.一台电冰箱放在室温为一台电冰箱放在室温为 的房间里的房间里，冰箱，冰箱储藏柜中的温度维持在储藏柜中的温度维持在 .现每天有现每天有 的热量自的热量自房间传入冰箱内房间传入冰箱内,若要维持冰箱内温度不变若要维持冰箱内温度不变,外界每

5、天外界每天需作多少功需作多少功,其功率为多少其功率为多少?设在设在 至至 之间运转之间运转的的致冷机致冷机(冰箱冰箱)的致冷系数的致冷系数,是卡诺致冷机致冷系数是卡诺致冷机致冷系数的的 55%.解解:由致冷系数定义由致冷系数定义得得冰箱是一台致冷机，冰箱是一台致冷机，外界对工质作功外界对工质作功A，工质从工质从低温热源吸收热量低温热源吸收热量Q2 (制冷制冷)，向高温热源放出热向高温热源放出热量量Q1(散热散热).其工作的高、低温热源温度为其工作的高、低温热源温度为致冷系数致冷系数第七章第七章 热力学热力学7 4 卡诺循环卡诺循环房间每天传入冰箱的热量房间每天传入冰箱的热量若要维持冰箱内温度不

6、变，必须有若要维持冰箱内温度不变，必须有保持冰箱在保持冰箱在 至至 之间运转之间运转,外界每天需作功外界每天需作功 功率功率第七章第七章 热力学热力学7 4 卡诺循环卡诺循环例例4：奥托机是德国物理学家奥托发明的一种热机奥托机是德国物理学家奥托发明的一种热机(汽油汽油机机)，以其原理制造的发动机现仍在使用。奥托机的循，以其原理制造的发动机现仍在使用。奥托机的循环曲线是由两条绝热线和两条等容线构成环曲线是由两条绝热线和两条等容线构成。证明：热机效率为证明：热机效率为绝热线绝热线解：解：2-3为等容吸热过程为等容吸热过程4-1为为等容放热过程等容放热过程热机效率热机效率第七章第七章 热力学热力学7 4 卡诺循环卡诺循环a1-2为绝热压缩过程为绝热压缩过程:3-4为绝热膨胀过程为绝热膨胀过程:一般一般 r 7,否则还未压缩到否则还未压缩到状态状态2,温度就已上升到使空温度就已上升到使空气和汽油混合气体燃烧了气和汽油混合气体燃烧了.如采用双原子分子气体为工如采用双原子分子气体为工作物质，在理想情况下作物质，在理想情况下,取取r=7,其热机效率为：其热机效率为：称为压缩比称为压缩比实际汽油机效率比这小得实际汽油机效率比这小得多，一般只有多，一般只有25%左右左右.