大学物理热力学循环.docVIP

热力学循环（thermodynamic cycle） 基本定义 热力学系统经过一系列传递热量并做功的热力学过程组成的集合，通过压强、温度等状态变量的变化，最终使热力学系统回到初始状态，又称循环过程。热力学第一定律指出在一个循环中输入的净热量总等于输出的净功。过程可重复的特性使得系统能够被连续操作，从而热力学循环是热力学中一个很重要的概念。在实际应用中，热力学循环经常被看作是一个准静态过程并被当作实际热机和热泵的工作模型。例如热机工作时，其中的工作物质即通过一系列的状态变化，把从高温热源吸取热量的一部分转变为机械功，将一部分废热排放到低温热源，而工作物质本身又回复到原来的状态。由于热机要不断地工作，其中的工作物质就必须周而复始地进行这种循环过程，以不断地从热源吸取热量并对外作功。 一个热力学循环（斯特灵循环）的P－V图 卡诺循环的P－V图 在P－V图上热力学循环可表示为一个闭合曲线，P－V图的Y轴表示压强，X轴表示体积，则闭合曲线所包围的面积等于过程所做的功，不过在循环过程中系统的内能是变化的，只是当每一次循环结束时系统内能会回到初始值。 一个理想热机的循环示意图（箭头指向顺时针方向） 热力学循环的类型 理论上一个热力学循环由三个或多个热力学过程组成，这些过程可以为： 等温过程（温度恒定，即使伴随有吸热或放热过程），等压过程（压强恒定），等容过程（体积恒定），绝热过程（系统与外界无热交换），等熵过程（可逆绝热过程），等焓过程（焓保持恒定） 两种主要的热力学循环类型是热机循环和热泵循环。热机循环将输入的部分热量转化为输出的机械功，而热泵循环通过输入的机械功将热量从低温传向高温。如果组成循环的全部过程都是可逆的，则称此种循环为可逆循环；如果过程中的任一部分或全部是不可逆的，则称此种循环为不可逆循环。热机循环将输入的部分热量转化为输出的机械功，而热泵循环通过输入的机械功将热量从低温传向高温。完全由准静态过程组成的循环能够通过控制来作为热机或热泵循环使用。 热机循环 热机图 热机循环是热机工作的基本原理，热机中的工质进行的是正循环，这种循环方式为当前世界上大部分的发电站提供能量来源，也为几乎所有的机动车提供动力。 热泵循环和制冷循环 热泵循环和制冷循环是热泵和冰箱的理论模型。两者的差别在于热泵的用途是保持一块区域的温度而冰箱则是使之降温。致冷机中的工质进行的是逆循环。最常见的制冷循环是采用制冷剂的相变进行的蒸气压缩循环。 卡诺循环（Carnot cycle） 卡诺循环是一个特别的热力学循环，使用在一个假想的卡诺热机上，是为了找出热机的最大的工作效率而分析热机的工作过程。 卡诺循环的温度－熵作图 卡诺循环全由可逆过程组成，此过程后系统回到原来的状态。 卡诺热机的热效率只取决于第一个状态的温度T1与第二个状态的温度T2，以及从环境中吸收的热量Q1和放出的热量Q2。 热力学第二定律指出，因存在于现实中的热机都是以不可逆循环来工作，现实中相同状态下任何热力学循环设备的效率和性能系数都不可能高于卡诺循环的效率。 参考资料热力学循环 /Item/49137.aspx