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1、第六节,卡诺循环,6.卡诺循环 / 一、卡诺循环特点,萨迪.卡诺是法国青年工程师、热力学的创始人之一，是第一个把热和动力联系起来的人。 他出色地、创造性地用“理想实验”的思维方法，提出了最简单，但有重要理论意义的热机循环卡诺循环，并假定该循环在准静态条件下是可逆的，与工质无关，创造了一部理想的热机（卡诺热机）。,卡诺的目标是揭示热产生动力的真正的、独立的过程和普遍的规律。1824年卡诺提出了对热机设计具有普遍指导意义的卡诺定理，指出了提高热机效率的有效途径，揭示了热力学的不可逆性，被后人认为是热力学第二定律的先驱。,6.卡诺循环 / 一、卡诺循环特点,1.卡诺循环是由两条等温线和两条绝热线组成
2、的循环。,2.需要两个热源，高温源T1和低温源T2。,3.不计摩擦、热损失及漏气，视为理想热机。,4.热机效率为,动画,6.卡诺循环 / 一、卡诺循环特点,1 - 2 等温膨胀过程,吸热,3 - 4 等温收缩过程,放热,6.卡诺循环 / 一、卡诺循环特点,2 - 3与4-1为绝热过程过程,6.卡诺循环 / 一、卡诺循环特点,2 - 3 绝热膨胀过程,4 - 1 绝热收缩过程,上两式相比,即,6.卡诺循环 / 一、卡诺循环特点,1.卡诺机必须有两个热源。热机效率与工作物质无关，只与两热源温度有关。,6.卡诺循环 / 二、讨论,2.热机效率不能大于 1 或等于 1，只能小于 1。,如果为 1 则,
3、现在的技术还不能达到绝对 0 K；,或,这是不能实现的，,因此热机效率只能小于 1。,如果大于 1，W Q吸 则违反了能量守恒定律。,6.卡诺循环 / 二、讨论,3.提高热机效率的方法。,使,越小越好，但低温热源的温度为,外界大气的温度不宜人为地改变，只能提高高温热源温度。,日本开发出陶瓷发动机，其良好的绝热性能可保持高温热源的温度。,6.卡诺循环 / 二、讨论,热力学第一定律实际上是包括热现象在内的能量守恒与转换定律。,一、规定内能增量、功、热量的正负,1.内能增量,系统温度升高,系统温度降低,2.功,体积膨胀,系统对外界做正功。,体积收缩,系统对外界做负功，,3.热力学第一定律 / 一、内
4、能增量、功、热量正负规定,或外界对系统作功。,3.热量,系统吸热,系统放热,二、热力学第一定律,设一热力学系统，初始时内能为E1，如果系统吸热，使系统内能增加到E2，系统对外作功W。,3.热力学第一定律 / 二、热力学第一定律,由能量守恒与转换定律,1.热力学第一定律,系统吸收的热量，转变成系统的内能和系统对外做的功。,2.热力学第一定律对微小过程的应用,3.热力学第一定律 / 二、热力学第一定律,符号,表示“元”，因为Q、W不是状态,函数，不能写成微分。,3.明确几点,.注意内能增量、功、热量的正负规定。,3.热力学第一定律 / 二、热力学第一定律,山东科技大学济南校区,干耀国,设计制作,6.卡诺循环,