29 绝热过程 循环过程 卡诺循环
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一、循环过程的定义及其特点1.定义:工作物质的状态经过一系列变化过程后,又回到原来状态的过程称为热力学系统的循环过程,简称循环。
2.特点:1)系统的内能没有变化 0=∆E 2)如果组成某一循环的各个过程都是准静态过程,则此循环过程可以用P —V 图上的一条闭合曲线来表示。
系统完成一个循环所做的净功等于P —V 图上循环过程曲线所围的面积。
二、循环过程的分类及其应用1.正循环:在P —V 图上按顺时针方向进行的循环过程。
热机:工作物质作正循环的机器。
1)工作原理:从高温热源吸收热量Q 1,一部分用来对外做功W ,一部分向低温热源放出热量Q 2(在计算中取正值)。
2)循环的效率:1211 Q Q Q W -==η吸收同样多的热量,对外界作的功越多,表明热机把热量转化为有用功的本领越大,效率就越高。
2.逆循环:在P—V 图上按逆时针方向进行的循环过程致冷机:工作物质作逆循环的机器。
1)工作原理:从低温热源吸收热量Q 2,外界做功W ,向高温热源放出热量Q 1。
2)制冷系数:2122Q Q Q W Q e -==三、卡诺循环1.卡诺循环1)定义:卡诺循环:两个等温过程和两个绝热过程组成的循环。
2)分类正循环——卡诺热机逆循环——卡诺制冷机2.卡诺热机的效率1)卡诺热机的四个过程中功、内能增量和热量(1)AB:等温膨胀过程,内能变化为零,吸收的热量全部用来对外做功12111ln V V RT M m Q W == (1)(2)BC 绝热膨胀过程:系统不吸收热量,对外所作的功等于系统减少的内能 )(21,2T T C Mm E W m V -=∆-= (2)(3)CD 等温压缩过程:内能变化为零,外界对系统做功等于向低温热源放出的热量 34223ln V V RT M m Q W ==-- (3)(4)DA 绝热压缩过程:系统不吸收热量,外界对系统做功等于系统增加的内能 )(21,4T T C Mm E W m V -=∆=- (4)把以上四式左、右两边相加得系统对外界所作的净功为⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=432121ln ln V V T V V T R M m W -总的内能变化 0=E ∆从高温热源吸收的热量1211ln V V RT M m Q =向低温热源放出的热量4322ln V V RT M m Q =2)卡诺热机的效率由热机效率定义: 121432121ln ln11V V T V V T Q Q Q W -=-==η应用绝热方程const T V =-1γ得BC 过程 213112T V T V --=γγDA 过程 214111T V T V --=γγ两式相除得4312V V V V = 因而 121 T T -=η——仅适宜卡诺热机3)说明:(1)要完成一个卡诺循环必须有个热源。