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(共13张PPT)
热力学基础
Fundamentals of Thermodynamics
内容纲要
三、卡诺定理
一、循环过程（卡诺循环）
二、热力学第二定律
问题：
1. 热机的效率能否达到100％吗？
2. 如何最大限度地提高热机的效率？
随着气体膨胀，压强逐渐减小，当减至与外界
压强相等时，就不能再对外作功；
要让气体不断膨胀，就必须做很长的气缸。
分析：
p
V
,
热
源
为了能够连续不断地对外作功，必须让工作物质经过膨胀作功后回到初始状态，形成一个循环过程。
不现实！
等温膨胀过程
逆循环　
1. 循环过程（正循环、逆循环）　
四、循环过程
（cycle process）
A
B
A
B
1
系统作净功：
正循环
经过一个循环过程，系统内能 。
不变！
系统（如热机中的工作物质）经一系列变化后又回到初态的整个过程叫循环过程。
系统净吸热：
2
热机
高温热源
低温热源
2. 热机、致冷机
四、循环过程
热机
（工作于正循环）
（cycle process）
致冷机
（工作于逆循环）
致冷机
高温热源
低温热源
热机的效率：
致冷机
致冷系数：
四、循环过程
热机: 蒸气机、内燃机、喷气机等
（cycle process）
液体燃料火箭
蒸气机
柴油机
汽油机
热机的效率不可能达到100％ ！
答案：
第二类永动机（从单一热源吸取热量完全用来对外做功的热机）不能实现！
例. 1mol氦气理想气体（Cv,m=3R/2）的循环过程
如图T-V 图所示，其中c点的温度为Tc=600K，试求：
（1）ab、bc、ca各个过程系统吸收的热量；
（2）经过一个循环系统所做的净功？
（3）循环的效率。
1
2
3. 卡诺循环 　
四、循环过程
（cycle process）
（Carnot cycle）
1824 年法国的年轻工程师卡诺提出一个工作在两热源之间的理想循环 ——卡诺循环. 给出了热机效率的理论极限值； 他还提出了著名的卡诺定理.
《对火的动力的看法》
3. 卡诺循环 　
四、循环过程
由两个等温过程和两个绝热过程组成；
包括：卡诺正循环、卡诺负循环。
等温膨胀 →绝热膨胀
卡诺正循环：
W
A
B
C
D
卡诺机
卡诺热机的效率
（cycle process）
（Carnot cycle）
卡诺致冷机的致冷系数
→等温压缩 →绝热压缩
例 一电冰箱放在室温为 的房间里 ，冰箱储藏柜中的温度维持在 . 现每天有 的热量自房间传入冰箱内, 若要维持冰箱内温度不变 , 外界每天需作多少功 , 其功率为多少 设在 至 之间运转的冰箱的致冷系数是卡诺致冷机致冷系数的 55% .
房间传入冰箱的热量
热平衡时
由 得
例.理想气体进行卡诺循环，如图中abcda 所示，当高温热源温度为373K，低温热源温度为273K时，一次循环所作净功W=300J。若两个循环都工作在相同的两条绝热线上,维持低温热源温度不变，提高高温热源的温度，使所作净功增为 。
（2）效率提高到多少？
求：（1）此时高温热源的温度 为多少？

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