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1、现在学习的是第1页，共18页 热机的循环过程热机的循环过程热机能量转换和传递的一般特征是：热机能量转换和传递的一般特征是：一定量的工质在一次循环过程中要一定量的工质在一次循环过程中要从高温热源吸热，对外做净功（指从高温热源吸热，对外做净功（指正功、负功的代数和），同时向低正功、负功的代数和），同时向低温热源放出热量温热源放出热量 系统在一正循环中系统在一正循环中,从高温热源吸热从高温热源吸热 向低向低温热源放热温热源放热对外做的净功为对外做的净功为 系统内能增量系统内能增量 热机的效率热机的效率 A高温热库高温热库Q2Q1低温热库低温热库工工质质现在学习的是第2页，共18页1.式中的式中的A:
2、循环循环过程中各吸、放热分过程系统做功的过程中各吸、放热分过程系统做功的代数和代数和；2.式中的式中的Q1:各个吸热分过程各个吸热分过程吸热的总和吸热的总和，与放热分，与放热分过程无关；过程无关；3.式中的式中的Q2:各个放热分过程各个放热分过程放热的绝对值的总和放热的绝对值的总和，与，与吸热分过程无关；吸热分过程无关；说明：说明：泵泵气气缸缸T1 Q1T2 Q2A1锅炉（高温热库）锅炉（高温热库）冷凝器（低温热库）冷凝器（低温热库）A2 例例.火力发电厂火力发电厂目的目的代价代价取绝对值取绝对值现在学习的是第3页，共18页解：先画出对应的解：先画出对应的 p pV V 图图例例：1mol1m
3、ol单原子分子理想气体作如图循环，单原子分子理想气体作如图循环，已知已知V V2 2=2=2V V1 1,求：循环效率。求：循环效率。现在学习的是第4页，共18页 例题例题：某理想气体经历图示的循环过程，：某理想气体经历图示的循环过程，AB为等压为等压过程，吸收热量过程，吸收热量500J，BC为绝热过程，为绝热过程，CA为等温过为等温过程，且已知该循环效率程，且已知该循环效率20，求：，求：（1）CA过程气体所吸收的热量过程气体所吸收的热量Q2（2）ABC过程气体对外做功过程气体对外做功AVpOABC 解：(1)CA为等温放热过程 (2)A=100J 为净功现在学习的是第5页，共18页例：例：
4、奥托机是德国物理学家奥托发明的一种热机，以其原理制奥托机是德国物理学家奥托发明的一种热机，以其原理制造的发动机现仍在使用。奥托机的循环曲线是由两条绝热线和造的发动机现仍在使用。奥托机的循环曲线是由两条绝热线和两条等容线构成。两条等容线构成。证明：热机效率为证明：热机效率为绝热线绝热线解：解：2-3为等容吸热过程为等容吸热过程4-1为等容放热过程为等容放热过程效率效率现在学习的是第6页，共18页a1-2为绝热压缩过程为绝热压缩过程3-4为绝热膨胀过程为绝热膨胀过程一般为一般为8，如采用双原子，如采用双原子分子气体为工作物质，在分子气体为工作物质，在理想情况下，其热机效率理想情况下，其热机效率为：
5、为：称为压缩比称为压缩比现在学习的是第7页，共18页例：例：一热机以一热机以1mol双原子分子气体为工作物质，循环曲线双原子分子气体为工作物质，循环曲线如图所示，其中如图所示，其中AB为等温过程，为等温过程，TA=1300K，TC=300K。求求.各过程的内能增量、功、和热量；各过程的内能增量、功、和热量；.热机效率。热机效率。解：解：A-B为等温膨胀过程为等温膨胀过程吸热吸热B-C为等压压缩过程为等压压缩过程现在学习的是第8页，共18页放热放热或由热力学第一定律或由热力学第一定律C-A为等容升压过程为等容升压过程放热放热吸热吸热现在学习的是第9页，共18页 致冷系数致冷系数定义定义:2.2.
6、逆循环逆循环 致冷系数致冷系数 将待冷却物体作为低温热源，反向进行循环，可实现将待冷却物体作为低温热源，反向进行循环，可实现致冷致冷循环。循环。外界对系统做功外界对系统做功 A（净功（净功0，这里已取绝对值，这里已取绝对值)；工质从低温热源工质从低温热源(即待冷却物体即待冷却物体)吸热吸热 Q2，向高温热源放热向高温热源放热Q1（Q1已取绝对值已取绝对值)。Q2追求的效果追求的效果A付出的付出的“成本成本”冰箱外冰箱外冷冻室冷冻室高温热库高温热库低温热库低温热库AQ1Q2工质工质致致冷冷系系数数：对对工工质质做做一一份份功功可可从低温热源提取多少份热量从低温热源提取多少份热量取绝对值取绝对值取
7、绝对值取绝对值现在学习的是第10页，共18页9.3.2 9.3.2 卡诺循环卡诺循环 1.1.卡卡诺诺循循环环：工工质质只只和和两两个个恒恒温温热热库库交交换换热热量的准静态循环。量的准静态循环。按卡诺循环工作的热机按卡诺循环工作的热机卡诺热机卡诺热机 pVT1Q1等温膨胀等温膨胀1绝绝热热膨膨胀胀T2绝绝热热压压缩缩A243Q2等温压缩等温压缩工质工质A高温热库高温热库T1Q2Q1低温热库低温热库T2现在学习的是第11页，共18页以理想气体工质为例，计算卡诺循环的效率以理想气体工质为例，计算卡诺循环的效率等温膨胀等温膨胀1 12 2等温压缩等温压缩3 34 4从高温热库吸热从高温热库吸热向低
8、温热库放热绝对值向低温热库放热绝对值绝热膨胀绝热膨胀2 23 3绝热压缩绝热压缩4 41 1因此因此现在学习的是第12页，共18页实际最高效率：实际最高效率：例例.热电厂热电厂按卡诺循环计算：按卡诺循环计算：非卡诺循环、散热、摩擦等非卡诺循环、散热、摩擦等冷凝塔冷凝塔锅炉锅炉发电机发电机原因：原因：现在学习的是第13页，共18页2.2.卡诺逆循环的致冷系数：卡诺逆循环的致冷系数：可见可见,低温热源的温度低温热源的温度T2 越低越低,则致冷系数则致冷系数 越小越小,致冷越困难。致冷越困难。一般致冷机的致冷系数约一般致冷机的致冷系数约:27.若若T1=293 K(室温室温),),273 223 1
9、00 5 1 13.6 3.2 0.52 0.0170.0034下面比较下面比较和和w的能流图的能流图取绝对值取绝对值取绝对值取绝对值现在学习的是第14页，共18页1.热机循环热机循环目的：吸热对外做功目的：吸热对外做功1)pV 图图正正2)热流图热流图高温热源高温热源低温热源低温热源3)效率效率2.致冷循环致冷循环目的：通过外界做功目的：通过外界做功 从低温热从低温热源吸热源吸热1)pV 图图逆逆2)热流图热流图高温高温低温低温3)致冷系数致冷系数现在学习的是第15页，共18页例例:一卡诺机在温度为一卡诺机在温度为400K和和300K的两个热源之间运转，问的两个热源之间运转，问(1)如果在每
10、一循环中，该机从高温热源得到如果在每一循环中，该机从高温热源得到6000J的热量，其对的热量，其对外作净功多少？外作净功多少？(2)如果该机反向运转，当作致冷机，从低温热源吸收如果该机反向运转，当作致冷机，从低温热源吸收6000J的热量，要向高的热量，要向高温热源放热多少？温热源放热多少？(3)如果提高高温热源的温度，让热机仍工作在与如果提高高温热源的温度，让热机仍工作在与(1)相同的两条绝热线之间，相同的两条绝热线之间，但每次循环净功比但每次循环净功比(1)增加增加20，求此时高温热源的温度。，求此时高温热源的温度。现在学习的是第16页，共18页例题例题：有一暖气装置如下：用一热机带动一制冷
11、机，制冷机从河水：有一暖气装置如下：用一热机带动一制冷机，制冷机从河水中吸热而供给暖气系统中的水，同时暖气中的水又作为热机的冷凝中吸热而供给暖气系统中的水，同时暖气中的水又作为热机的冷凝器。热机的高温热源温度是器。热机的高温热源温度是210，河水温度是，河水温度是15，暖气系统的，暖气系统的水温是水温是60。设热机和制冷机分别以卡诺正循环和卡诺逆循环工作，。设热机和制冷机分别以卡诺正循环和卡诺逆循环工作，暖气系统中的水得到的热量是煤所发热量的几倍？暖气系统中的水得到的热量是煤所发热量的几倍？热机效率：热机效率：热机做功：热机做功：热机向暖气系统的水放热：热机向暖气系统的水放热：解：设热机高温热源温度是解：设热机高温热源温度是，暖气系统水温是，暖气系统水温是河水温度是河水温度是，一个循环煤燃烧所发热量，一个循环煤燃烧所发热量现在学习的是第17页，共18页 制冷机致冷系数：制冷机致冷系数：制冷机从河水中吸热：制冷机从河水中吸热：制冷机向暖气系统的水放热：制冷机向暖气系统的水放热：暖气系统中的水得到的热量是：暖气系统中的水得到的热量是：暖气系统中的水得到的热量是是煤所发热量的暖气系统中的水得到的热量是是煤所发热量的2.99倍。倍。现在学习的是第18页，共18页