2021-2022学年高二物理竞赛课件：卡诺循环.pptx

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1、卡诺循环卡诺循环第七章 热力学7 4 卡诺循环 热机：热机：持续地利用热能来做功的机器。如蒸汽机、持续地利用热能来做功的机器。如蒸汽机、内燃机、汽轮机等内燃机、汽轮机等.各种热机的效率各种热机的效率：液体燃料火箭液体燃料火箭柴油机柴油机汽油机汽油机蒸汽机蒸汽机 历史上，热力学理论最初是在研究历史上，热力学理论最初是在研究热机热机的工作过的工作过程的基础上发展起来的。程的基础上发展起来的。1698年年萨维利萨维利和和1705年年纽可门纽可门先后发明了蒸汽机先后发明了蒸汽机,当时的蒸汽机耗煤量大、效率极低当时的蒸汽机耗煤量大、效率极低.1765年年瓦特瓦特进行了重大改进进行了重大改进，大大提高了效

2、率，大大提高了效率.人们一直在为提高热机的效率而努力，从理论上研究人们一直在为提高热机的效率而努力，从理论上研究热机效率问题，热机效率问题，一方面指明了提高效率的方向，另一一方面指明了提高效率的方向，另一方面也推动了热学理论的发展方面也推动了热学理论的发展.第七章 热力学7 4 卡诺循环热机：热机：持续地将热能转变为机械功的机器持续地将热能转变为机械功的机器.工作物质（工质）：工作物质（工质）：热机中被利用来吸收热量热机中被利用来吸收热量并对外做功的物质并对外做功的物质,可以是气体可以是气体,液体等液体等.第七章 热力学7 4 卡诺循环 1.热力学系统经过一系列状态变化后，又回到初始状热力学系

3、统经过一系列状态变化后，又回到初始状态的过程叫态的过程叫循环过程循环过程，简称，简称循环循环.一一.循环过程及其效率循环过程及其效率AB循环过程的特点循环过程的特点：E=0若循环的每一阶段都是准静若循环的每一阶段都是准静态过程，则此循环可用态过程，则此循环可用p-V 图上的一条闭合曲线表示图上的一条闭合曲线表示。沿沿顺时针顺时针方向进行的循环称为方向进行的循环称为正循环正循环。热机热机沿沿逆时针逆时针方向进行的循环称为方向进行的循环称为逆循环逆循环。致冷机致冷机 循环过程中被利用来吸收热量并对外做功的物质循环过程中被利用来吸收热量并对外做功的物质,称为称为工作物质工作物质，简称，简称工质工质。

4、第七章 热力学7 4 卡诺循环正循环正循环热机热机正循环过程，是工质将从外界吸收的热量正循环过程，是工质将从外界吸收的热量Q1 中的一部中的一部分转化为有用功分转化为有用功A，另一部分，另一部分 Q2 放回给外界。放回给外界。整个循环过程整个循环过程:工质从外界吸收的热量总和工质从外界吸收的热量总和为为Q1，向外界放出的热量总向外界放出的热量总和为和为Q2（绝对值）（绝对值）.工质对外界做净功工质对外界做净功热力学第一定律热力学第一定律在整个循环过程中工质对外在整个循环过程中工质对外界作的界作的净功净功A等于曲线所包等于曲线所包围的围的面积面积.AB注意：注意：公式中公式中 Q1,Q2,A均取

5、绝对值均取绝对值.第七章 热力学7 4 卡诺循环逆循环逆循环致冷机致冷机整个循环过程整个循环过程:工质从外界工质从外界(低温热源低温热源)吸收的热吸收的热量总和为量总和为Q2，向外界向外界(高温热源高温热源)放出的热量总和为放出的热量总和为Q1（绝对值）（绝对值）热力学第一定律热力学第一定律在整个循环过程中外界对工质在整个循环过程中外界对工质作的作的净功净功A(绝对值绝对值)等于曲线等于曲线所包围的所包围的面积。面积。AB逆循环过程逆循环过程,是外界对工质作功是外界对工质作功A，使，使工质从低温热源工质从低温热源吸收热量吸收热量Q2，向向高温热源放出热量高温热源放出热量Q1，从而获得低温，从而

6、获得低温.外界对工质做净功外界对工质做净功注意：注意：公式中公式中 Q1,Q2,A均取绝对值均取绝对值.第七章 热力学7 4 卡诺循环热机热机2.热机效率和致冷机的致冷系数热机效率和致冷机的致冷系数热机效率热机效率高温热源高温热源低温热源低温热源热机（正循环）热机（正循环）AB意义：从高意义：从高温热源吸取温热源吸取热量，转化热量，转化为对外作功为对外作功的百分比的百分比.注意：公式中注意：公式中 Q1,Q2,A均取绝对值均取绝对值。第七章 热力学7 4 卡诺循环致冷系数致冷系数致冷机（逆循环）：致冷机（逆循环）：致冷致冷机机高温热源高温热源低温热源低温热源AB意义：外界对意义：外界对工质作功

7、工质作功A时时,能从低温热源能从低温热源提取热量提取热量Q2的的多少多少.注意：公式中注意：公式中 Q1,Q2,A均取绝对值均取绝对值。工质对外作负功工质对外作负功第七章 热力学7 4 卡诺循环二、卡诺循环二、卡诺循环 1824 年，年轻的法国工程师卡诺提出年，年轻的法国工程师卡诺提出一个工作在两热源之间的理想循环一个工作在两热源之间的理想循环卡诺卡诺循环循环.给出了热机效率的理论极限值给出了热机效率的理论极限值;他还他还提出了著名的提出了著名的卡诺定理卡诺定理.卡诺循环卡诺循环由两个准静态由两个准静态等温等温过程和两过程和两个准静态个准静态绝热绝热过程组成过程组成.低温热源低温热源高温热源高温热源卡诺热机卡诺热机AABCD第七章 热力学7 4 卡诺循环AABCD 理想气体卡诺循环热机效率的计算理想气体卡诺循环热机效率的计算 A B 等温膨胀等温膨胀 B C 绝热膨胀绝热膨胀 C D 等温压缩等温压缩 D A 绝热压缩绝热压缩卡诺循环卡诺循环A B 等温膨胀吸热等温膨胀吸热第七章 热力学7 4 卡诺循环AABCD D A 绝热过程绝热过程B C 绝热过程绝热过程 C D 等温压缩放热等温压缩放热