卡诺循环王宇42课件.pptx

卡诺循环王宇

有色冶金技术教学资源库卡诺循环卡诺循环蒸汽机发明并用于生产后，人们竞相研究如何提高热机效率。1824年卡诺发现：热机在最理想的情况下，也不能把从高温热源吸收的热全部转化为功，即热机效率存在着极限。卡诺设想了一理想的热机，以气缸中的理想气体为工质，经过如图所示的四个可逆步骤构成一个循环，推导出可逆热机效率与高温热源及低温热源温度间的关系。

有色冶金技术教学资源库卡诺循环（1）恒温可逆膨胀物质的量为n的理想气体，在高温热源T下从状态（T1,P1,V1）恒温可逆膨胀到状态2（T1,P2,V2）,系统从高温热源吸热并对外作功。1

有色冶金技术教学资源库卡诺循环（2）绝热可逆膨胀系统从状态2绝热可逆膨胀降温到低温热源T2下状态3(T2,P3,V3)。系统靠降低热力学能而对外作功。2

有色冶金技术教学资源库卡诺循环（3）恒温可逆压缩系统在低温热源T2下从状态3恒温可逆到状态4(T2,P4,V4)，系统得功并向低温热源放热。3

有色冶金技术教学资源库卡诺循环（4）绝热可逆压缩系统从状态4绝热可逆压缩回到状态1。系统得到功是其热力学能增加。4

有色冶金技术教学资源库卡诺循环在这四个状态中，状态1和状态4在一条绝热线上，状态2和状态3在另一条绝热线上。将理想气体绝热可逆过程方程式应用于这两条绝热线，有：及故即代入式（4）得5

有色冶金技术教学资源库卡诺循环对于循环过程△U=0，则卡诺循环过程系统对环境所作的功为：根据热机效率的定义式，再将式（1），式（5）代入，于是得出卡诺循环的热机效率为:可见卡诺循环的热机效率只取决于高﹑低温热源的温度。低温热源和高温热源温度之比越小，热机效率越高。若低温热源温度相同，高温热源的温度越高，从高温热源传出同样热量对环境所作的功越多，这说明温度越高，热的品质越高。6

有色冶金技术教学资源库卡诺循环由式（6）还可以整理出:7因卡诺循环是可逆循环，每一步骤均是可逆的。式中T1,T2为两热源的温度，也是第1步和第3步中系统的温度，Q1,Q2是相应步骤的可逆热。此式是导出熵的依据，具有重要意义。——此式表明卡诺循环的热温商之和等于零。

有色冶金技术教学资源库卡诺循环卡诺循环是可逆循环，因可逆过程系统对环境作最大功，故卡诺热机的热机效率最大。一切工作于同样高温热源和同样低温热源间的其它可逆热机，均有与卡诺热机相同的热机效率，而一切不可逆热机的热机效率均要小于卡诺热机的热机效率。

小结有色冶金技术教学资源库卡诺循环卡诺循环的四个过程恒温可逆膨胀绝热可逆膨胀恒温可逆压缩绝热可逆压缩

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