大学物理第9章热力学循环过程.ppt

,9-3 循环过程:,循环过程在p-V 图上 有什么特点？,所以曲线所包围的面积等于净功的大小。,正循环系统吸热，对外做功-热机循环,逆循环（逆时针）外界做功-致冷循环,什么是热机？-系统(工质)吸热、对外做功的机器。（例：蒸汽机，内燃机等）,1.正循环 热机的效率,准静态的循环过程,热机的循环过程,系统在一正循环中,从高温热源吸热 向低温热源放热,对外做的净功为,系统内能增量,热机的效率,式中的A:循环过程中各吸、放热分过程系统做功的代数和；,2.式中的Q1:各个吸热分过程吸热的总和，与放热分过程无关；,3.式中的Q2:各个放热分过程放热的绝对值的总和，与吸热分过程无关；,说明：,例.火力发电厂,目的,代价,取绝对值,解：先画出对应的 pV 图,例：1mol单原子分子理想气体作如图循环，已知V2=2V1,求：循环效率。,例题：某理想气体经历图示的循环过程，AB为等压过程，吸收热量500J，BC为绝热过程，CA为等温过程，且已知该循环效率20，求：（1）CA过程气体所吸收的热量Q2（2）ABC过程气体对外做功A,解：(1)CA为等温放热过程,(2),A=100J 为净功,致冷系数定义:,2.逆循环 致冷系数,将待冷却物体作为低温热源，反向进行循环，可实现致冷循环。外界对系统做功 A（净功0，这里已取绝对值)；工质从低温热源(即待冷却物体)吸热 Q2，向高温热源放热Q1（Q1已取绝对值)。,Q2追求的效果,A付出的“成本”,致冷系数：对工质做一份功可从低温热源提取多少份热量,取绝对值,取绝对值,9.3.2 卡诺循环,1.卡诺循环：工质只和两个恒温热库交换热量的准静态循环。,按卡诺循环工作的热机卡诺热机,以理想气体工质为例，计算卡诺循环的效率,从高温热库吸热,向低温热库放热绝对值,因此,实际最高效率：,例.热电厂,按卡诺循环计算：,非卡诺循环、散热、摩擦等,原因：,2.卡诺逆循环的致冷系数：,可见,低温热源的温度T2 越低,则致冷系数 越小,致冷越困难。,一般致冷机的致冷系数约:27.,若T1=293 K(室温),下面比较和w的能流图,取绝对值,取绝对值,1.热机循环目的：吸热对外做功1)pV 图,正,2)热流图,3)效率,2.致冷循环目的：通过外界做功 从低温热源吸热,1)pV 图,2)热流图,3)致冷系数,例:一卡诺机在温度为400K和300K的两个热源之间运转，问,(1)如果在每一循环中，该机从高温热源得到6000J的热量，其对外作净功多少？,(2)如果该机反向运转，当作致冷机，从低温热源吸收6000J的热量，要向高温热源放热多少？,(3)如果提高高温热源的温度，让热机仍工作在与(1)相同的两条绝热线之间，但每次循环净功比(1)增加20，求此时高温热源的温度。,例题：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器。热机的高温热源温度是210，河水温度是15，暖气系统的水温是60。设热机和制冷机分别以卡诺正循环和卡诺逆循环工作，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：,热机做功：,热机向暖气系统的水放热：,制冷机致冷系数：,制冷机从河水中吸热：,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是煤所发热量的2.99倍。,