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循环过程和卡诺循环
系统经过一系列状态变化过程后，又回到原来的状态的过程叫热力学循环过程 .
由热力学第一定律：
特征
一 循环过程（Cycle Process）
A
B
总吸热
总放热
（取绝对值）
正循环：热机
逆循环：致冷机
净功
循环过程 卡诺循环
净功
净功
本次课主要内容：
循环过程
Carnot循环
热机：持续地将热量转变为功的机器。
热机中被利用来吸收热量并对外做功的物质称之为工作物质，可以是气体、液体等 。
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
问题：热机的效率能达到100％吗？
二 热机效率和致冷机的致冷系数
热机效率
热机（正循环）
A
B
从高温热源吸取的热量只有部分用于对外作功
热机
高温热源
低温热源
13-5 循环过程 卡诺循环
致冷机致冷系数
致冷机
高温热源
A
B
低温热源
意义：反映了外界对工作物质作功W时, 从低温热源提取热量Q2的多少，e值可以大于1
致冷机（逆循环）
例 1 汽油机可近似看成如图循环过程(Otto循环)，其中AB和CD为绝热过程，求此循环的效率.
解：
吸
放
C
D
B
A
p
V2
V1
o
V
13-5 循环过程 卡诺循环
又AB和CD是绝热过程：
所以
V
吸
放
C
D
B
A
p
V2
V1
o
13-5 循环过程 卡诺循环
卡诺循环是由两个准静态等温过程和两个准静态绝热过程组成 .
三 Carnot循环
1824 年法国的年青工程师Carnot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.
W
A
B
C
D
卡诺热机
低温热源T2
高温热源T1
2
1
T
T
>
13-5 循环过程 卡诺循环
W
A
B
C
D
理想气体卡诺循环热机效率的计算
A — B 等温膨胀
B — C 绝热膨胀
C — D 等温压缩
D — A 绝热压缩
卡诺循环
A — B 等温膨胀吸热
13-5 循环过程 卡诺循环
C — D 等温压缩放热
A
A
B
C
D
D — A 绝热过程
B — C 绝热过程
13-5 循环过程 卡诺循环
卡诺热机效率
A
A
B
C
D
卡诺热机效率与工作物质无关，只与两个热源的温度有关，两热源的温差越大，则卡诺循环的效率越高 . 热机效率不可能大于1.
提高热机效率的途径
W
A
B
C
D
高温热源T1
卡诺致冷机
卡诺致冷机（卡诺逆循环）
卡诺致冷机致冷系数
低温热源T2
T2越小, 致冷系数越小
13-5 循环过程 卡诺循环

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