热机是将热能转变为功的一种机械,一般的热机均在 两个不同温度的热源之间工作,热机从高温热源吸取 热量,但此热量不可能全部转化为功,只能一部分转 化为功,而另一部分则成为废热传给了等温热源 常见的热机如:汽车,飞机,轮船,火力发电机等等 卡诺设计了一种理想热机一卡诺热机,此热机在高温 热源和等温热源间工作,其工作介质是理想气体,整 个循环过程均不存在摩擦力,卡诺热机的循环由两个 绝热过程和两个等温过程组成 ·卡诺证明了在相同两热源间工作的热机,以卡诺热机 的效率为最大,其它任何热机的效率不可能超过卡诺 热机
• 热机是将热能转变为功的一种机械, 一般的热机均在 两个不同温度的热源之间工作, 热机从高温热源吸取 热量, 但此热量不可能全部转化为功, 只能一部分转 化为功, 而另一部分则成为废热传给了等温热源. • 常见的热机如: 汽车, 飞机, 轮船, 火力发电机等等. • 卡诺设计了一种理想热机－卡诺热机, 此热机在高温 热源和等温热源间工作, 其工作介质是理想气体, 整 个循环过程均不存在摩擦力, 卡诺热机的循环由两个 绝热过程和两个等温过程组成. • 卡诺证明了在相同两热源间工作的热机, 以卡诺热机 的效率为最大, 其它任何热机的效率不可能超过卡诺 热机
卡诺热机工作原理 蕉温热源 高温热源T2 等温膨胀 热压缩 绝热膨胀 低温热源T 等温压缩
卡诺热机工作原理 p V A 高温热源T2 等温膨胀 C 低温热源T1 等温压缩 B 绝热膨胀 D 绝热压缩 高温热源 脱离高温热源 低温热源 脱离低温热源
A(PIV △U=0 Q2=-W1=RT2n(V2/V1) Q=0 b(p,V,) w=△UNC√(T2T) Q=0 D(PAV4) W2△U√T1-T2 △U=0 Q1=W3=RTn(4/V3)
DU=0, Q2 =-W1 =RT2 ln(V2 /V1 ) DU=0, Q1 =-W3 =RT1 ln(V4 /V3 ) Q=0 W2 = DU=CV (T1－T2 ) Q=0 W4 = DU=CV (T2－T1 ) A (p1V1 ) B (p2V2 ) C (p3V3 ) D (p4V4 ) p V
卡诺热机的效率: A(p1V1)△U=0,Q2=W1 卡诺热机经 ABCDA RT2In(V2/V) 回到原态,故: Q=0 B(P2V2) w=C√(T2-T1) △U=0 D(PVA) C(-T2 0=W △U=0,Q1 RT,In(V/v3) C(psV w=w1+w2+w3+w4 RT2In(V,/2)+CyT1t2)+RTiIn(V3/4+CV(T2-T W=RTIn(V,/2)+RTIn(V3/4)
DU=0, Q2=-W1 =RT2 ln(V2 /V1 ) DU=0, Q1=-W3 =RT1 ln(V4 /V3 ) Q=0 W2= CV (T1－T2 ) Q=0 W4= CV (T2－T1 ) A (p1V1 ) B (p2V2 ) C (p3V3 ) D (p4V4 ) p V 卡诺热机的效率： 卡诺热机经ABCDA 回到原态, 故： DU=0 Q=－W W=W1+W2+W3+W4 =RT2 ln(V1 /V2 )+CV(T1－T2 )+RT1 ln(V3 /V4 )+CV(T2－T1 ) W= RT2 ln(V1 /V2 )+RT1 ln(V3 /V4 )
由理想气体绝热过程方程式: 221= TV3 T2VY-ET1V4Y 两式相除: In(V/v3)=-In(V,v2 2V1y1=(3/4)y1 V2N=V34 W=RT2In(V,/V2)+RT(n(v3/v RIn(v,/)t2-T1
由理想气体绝热过程方程式: T2V2 g-1 = T1V3 g-1 T2V1 g-1 = T1V4 g-1 两式相除: (V2 /V1 ) g-1 = (V3 /V4 ) g-1 ∴ V2 /V1=V3 /V4 W= RT2 ln(V1 /V2 )+RT1 ln(V3 /V4 ) =Rln(V1 /V2 )(T2－T1 ) = -ln(V4 /V3 )= -ln(V1 /V2 )