$2.3卡诺循环和卡诺定理Carnot Cycleand CarnotTheorem热机：在T，T两热源之间工作，将热转化为功的机器如蒸汽机、内燃机。（燃烧产物）高温热源①水在锅炉中从高温热源取得热Q量，气化产生高温高压蒸气②蒸气在气缸中绝热膨胀推动活塞作功，温度和压力同时下降③蒸气在冷凝器中放出热量给低温热源，并冷凝为水低温热源（冷却介质）④水经泵加压，重新打入锅炉。蒸汽机原理图11
11 §2.3 卡诺循环和卡诺定理 Carnot Cycle and Carnot Theorem 热机：在T1 , T2两热源之间工作,将热转化为功的机器。 如蒸汽机、内燃机。 ①水在锅炉中从高温热源取得热 量，气化产生高温高压蒸气。 ②蒸气在气缸中绝热膨胀推动活 塞作功，温度和压力同时下降。 ③蒸气在冷凝器中放出热量给低 温热源，并冷凝为水。 ④水经泵加压，重新打入锅炉
n(热机效率)=一W/Q高温热源T吸热Q2热机做出功W放热Q低温热源T12
12 (热机效率)= －W/Q2 低温热源T1 高温热源T2 吸热Q2 放热Q1 做出功W
卡诺热机：理想热机卡诺热机工作介质为理想气体，在T，T两热源之间工作，经过一个由四个可逆过程组成的循环过程一卡诺循环。A→B：定温可逆膨胀，吸热Q2A(PI,V)DB>C：绝热可逆膨胀TB(P2,V)C→D：定温可逆压缩，放热QiD→A：绝热可逆压缩DR(P,V)T/C(p3,Vs)n(卡诺热机)=一W总/Q2V13
13 卡诺热机：理想热机 A→B：定温可逆膨胀，吸热Q2 ; B→C：绝热可逆膨胀; C→D：定温可逆压缩，放热Q1 ; D→A:绝热可逆压缩; (卡诺热机)= － W总/Q2 卡诺热机工作介质为理想气体，在T1 , T2两热 源之间工作，经过一个由四个可逆过程组成的 循环过程——卡诺循环。 p V A(p1 ,V1 ) B(p2 ,V2 ) T1 C(p3 ,V3 ) D (p4 ,V4 ) T2
1.Carnot循环工作物质：1mol理想气体在p~V图上可以分为四步：过程1：等温可逆膨胀A(P1,Vi, T) → B(P2, V2,T2)△U, =0pA(PI,V,T,)W = -nRT, InB(P2,V2, T2)VTQ, =-W11系统所作功如AB曲11线下的面积所示ba14
14 工作物质： 过程1：等温可逆膨胀 1 1 2 2 2 2 A p V T B p V T ( , , ) ( , , ) → 1 = U 0 2 1 2 1 lnV W nRT V = − 系统所作功如AB曲 线下的面积所示。 Q W 2 1 = − 1.Carnot 循环 在p~V 图上可以分为四步： 1mol 理想气体 p 1 1 2 A p V T ( , , ) 2 2 2 B p V T ( , , ) V T2 a b
过程2：绝热可逆膨胀B(P2, V2, T2) →C(P3, V3, T)=0A(Pi,V,T)W, = △UB(P2,V2,T,)TTCdTV.mT2C(P3,V3, T)系统所作功如BC曲线下的面积所示bCa15
15 过程2：绝热可逆膨胀 2 2 2 3 3 1 B p V T C p V T ( , , ) ( , , ) → Q = 0 W U 2 2 = 系统所作功如BC曲 线下的面积所示。 1 2 ,md T V T = C T p A(p ,V ,T ) 1 1 2 B(p ,V ,T ) 2 2 2 3 3 1 C p V T ( , , )V T2 a b c