2.3卡诺循环.ppt

第三节 卡诺循环,一、卡诺循环（Carnot cycle）,1824 年，法国工程师N.L.S.Carnot(17961832)设计了一个循环，以理想气体为工作物质，从高温T2热源吸收Q2的热量，一部分通过理想热机用来对外做功W，另一部分Q1的热量放给低温T1热源。这种循环称为卡诺循环。,卡诺循环,1 mol理想气体的卡诺循环在pV 图上可以分为四步：,步骤1：等温（T2)可逆膨胀，由p1V1到p2V2(AB),所作功如AB曲线下的面积所示。,一、卡诺循环,所作功如BC曲线下的面积所示。,步骤2：绝热可逆膨胀，由p2V2T2 到 p3V3T1(BC),一、卡诺循环,环境对体系所作功如DC曲线下的面积所示；系统放热Q1给低温热源T1。,步骤：等温（T1）可逆压缩，由p3V3到 p4V4(CD),卡诺循环第三步,一、卡诺循环,环境对体系所作的功如DA曲线下的面积所示。,步骤4：绝热可逆压缩，由pV到 pV(DA),卡诺循环第四步,一、卡诺循环,整个循环：,即ABCD曲线所围面积为热机所作的功。,U=0,一、卡诺循环,相除得,根据绝热可逆过程方程式,步骤2：,步骤4：,所以,一、卡诺循环,二、热机效率(efficiency of heat engine),将环境所得到的功（W)与体系从高温热源所吸的热Q2之比值称为热机效率,或称为热机转换系数，用r表示。r恒小于1。,或,二、热机效率,.可逆热机的效率与两热源的温度有关，两热源的温差越大，热机的效率越大，热量的利用越完全；两热源的温差越小，热机的效率越低。,.热机必须工作于不同温度两热源之间，把热量从高温热源传到低温热源而作功。当T2 T1=0，热机效率等于零。,.当T1 0，可使热机效率100%，但这是不能实现的，因热力学第三定律指出绝对零度不可能达到，因此热机效率总是小于1。,卡诺热机推论：,再见！,