高二物理競賽卡諾循環(huán) 課件

在19世紀上半葉，人們從理論上研究如何提高熱機效率。1824年，法國青年工程師卡諾，提出了一種理想熱機。這種熱機的工質只與兩個恒溫熱庫交換能量，并且不存在散熱、漏氣和摩擦等因素，稱為卡諾熱機，其循環(huán)稱為卡諾循環(huán)?？ㄖZ循環(huán)在理論上指出了提高熱機效率的可靠途徑，并由此奠定了熱力學第二定律的基礎。1、

卡諾循環(huán)(Carnotcycle)冷氣機和熱泵如果將致冷機的高溫熱庫置于室外，而使室內空氣降溫，這就是通常的冷氣機；反之將低溫熱庫置于室外，而向室內供熱，則叫做熱泵。一臺既可以用作降溫、又可以供暖的制冷機就是通常所謂的（冷暖）空調機。課堂習題1：如圖所示，AB、CD是絕熱過程，DEA是等溫過程，該過程系統(tǒng)放出熱量100J，BEC是任意過程，以上四個過程組成一循環(huán)過程ABCDEA。若其中ECDE所包圍面積為70J，EABE所包圍的面積為30J。則：(1)整個循環(huán)過程（ABCDEA）中系統(tǒng)對外做功為

40J(2)在BEC任意過程中系統(tǒng)從外界吸熱為

140J課堂習題2卡諾循環(huán)由兩個等溫過程和兩個絕熱過程組成。以理想氣體為工質，在下圖中沿abcda順時針一周，為卡諾正循環(huán)。一、卡諾熱機循環(huán)1．a(chǎn)→b，氣體等溫膨脹，從高溫熱庫吸收熱量Q1，體積從V1

膨脹到V2，并對外界做正功，氣體吸收的熱量為：Q1Q2A2．b→c，氣體絕熱膨脹，體積從V2

膨脹到V3，對外界做正功，溫度從T1

降至T2：3．c→d，氣體等溫壓縮，外界對氣體做功，體積從V3

壓縮到V4，氣體向低溫熱源放出熱量Q2，其值為：4．d→a，氣體絕熱壓縮，體積從V4

壓縮到V1，外界對氣體作功，溫度從T2

回升到T1

滿足下式：在整個循環(huán)中，氣體對外界做的凈功為：A=Q1–Q2=abcda所包圍面積工作原理根據(jù)定義，卡諾熱機的循環(huán)效率為：由絕熱過程方程得：卡諾循環(huán)的效率關于卡諾循環(huán)的幾點說明：（1）要實現(xiàn)卡諾循環(huán)，必須有高溫和低溫兩個熱庫；（2）卡諾循環(huán)的效率只與高、低溫熱庫的溫度有關，而與工質性質無關。提高效率的途徑是提高高溫熱庫的溫度或降低低溫熱庫的溫度。而通常后一種辦法是不經(jīng)濟的。（3）由于T1=∞和T2＝0都不可能達到，因而卡諾循環(huán)的效率總是小于1的。（4）由卡諾循環(huán)可以定義熱力學溫標。二、卡諾致冷循環(huán)如果以理想氣體為工質的卡諾循環(huán)沿adcba

逆時針方向進行，就是卡諾致冷循環(huán)，如右圖所示。工作原理與前相仿，可以推導出卡諾致冷機的致冷系數(shù)為：上式表明低溫熱庫(冷庫)的溫度愈低，w

愈小，這意味著要從溫度愈低的低溫熱源中吸收熱量，就需要外界作更多的功。討論1：解答：因為是循環(huán)過程，故循環(huán)一周后，ΔE=0。又ab和cd均為等溫過程，故ΔE=0；