循环过程 卡诺循环
循环过程--卡诺循环(四川农业大学大学物理)
p
b
a 净负正正 功dd功功 c
O V1
V2
V
特征： Q净 A净 0
热机的循环:
从外界吸热—对外做功
T1
A
T2
实例：蒸汽机的循环
A净 A1 A2
Q净 Q1 Q2
效率: A净
Q吸
Q Q
1
2
Q 1
A2
Q 1 2
Q 1
Q1 A1
Q2
热机的能量转换:
从高温热源吸热 Q 1
p p2
p1
o
V1
V2
V V3
解：1-2:
E1
M
CV
(T2
T1)
5
5
2 R(2T1 T1) 2 RT1
A1
1 2
(
p2V2
p1V1 )
1 2
R(T2
T1)
1 2
RT1
p p2
p1
o
V1
V2
V V3
Q1 A E 3RT 1
2-3: 绝热膨胀 Q2 0
致冷机的循环： 外界对系统做功 —— 系统向外界放热
T1 Q1
A=Q1-Q2 Q2 T2
实例：电冰箱
Q1 A
Q2
能量转换：
致冷系数： w Q2 A
从低温热源吸热
Q 2
（效果）
向高温热源放热
外界对系统做功 A （代价） Q1 Q2 A 注意：这里的Q2 仅是循环过程中系统从冷库吸收的热 量 —— 衡量致冷的效力
T2 V
32 1 4
卡诺循环五个过程简答题
卡诺循环五个过程简答题
卡诺循环是一种理想的热力学循环，由四个可逆过程组成。
每个过程的简要概述如下：
1. 等温膨胀过程（高温热源加热工作物体）：在高温热源的作用下，工作物体从初始状态开始，温度保持不变，体积逐渐增大。
在这个过程中，系统吸收了热量，将其转化为内能的增加。
2. 绝热膨胀过程（绝热壁扩大容器体积）：在高温热源的作用下，通过绝热壁扩大容器体积，使工作物体不断膨胀。
在这个过程中，系统没有与外界交换热量，热量只能通过做功的方式转化为对工作物体内能的增加。
3. 等温压缩过程（低温热源吸热冷却工作物体）：在低温热源的作用下，工作物体从绝热膨胀的状态开始，温度保持不变，体积逐渐减小。
在这个过程中，系统释放热量，将内能转化为热量的流出。
4. 绝热压缩过程（绝热壁缩小容器体积）：在低温热源的作用下，通过绝热壁缩小容器体积，使工作物体不断压缩。
在这个过程中，系统没有与外界交换热量，热量只能通过做功的方式从工作物体的内能中取出。
这些过程的连续循环对于卡诺循环是必要的，并可实现最高效率。
卡诺循环的四个过程公式
卡诺循环的四个过程公式卡诺循环是热机理论中的重要模型，描述了理想热机的工作原理。
这个循环可以用四个过程来描述，即等温膨胀、绝热膨胀、等温压缩和绝热压缩。
下面将分别介绍每个过程的公式及其含义。
1. 等温膨胀过程在等温膨胀过程中，工作物质从热源吸收热量，同时对外做功。
根据热力学第一定律，内能增加的量等于吸收的热量减去做的功。
对于等温膨胀，由于温度保持不变，可以使用以下公式来描述：Q1 = W1其中，Q1表示吸收的热量，W1表示对外做的功。
2. 绝热膨胀过程在绝热膨胀过程中，工作物质没有与外界发生热交换，对外做功的同时内能减少。
根据绝热过程的定义，该过程中没有热量的交换，可以使用以下公式来描述：W2 = ΔU2其中，W2表示对外做的功，ΔU2表示内能的变化量。
3. 等温压缩过程在等温压缩过程中，工作物质放出热量到冷源，同时外界对其做功。
根据热力学第一定律，内能减少的量等于放出的热量减去做的功。
对于等温压缩，同样可以使用以下公式来描述：Q3 = -W3其中，Q3表示放出的热量，W3表示对外做的功。
由于在等温压缩过程中，热量是负值，所以需要使用负号表示放出的热量。
4. 绝热压缩过程在绝热压缩过程中，工作物质没有与外界发生热交换，外界对其做功的同时内能增加。
根据绝热过程的定义，该过程中没有热量的交换，可以使用以下公式来描述：W4 = ΔU4其中，W4表示对外做的功，ΔU4表示内能的变化量。
以上就是卡诺循环中四个过程的公式及其含义。
这些公式描述了理想热机在不同过程中的能量转化和热量交换情况。
了解这些公式可以帮助我们更好地理解热力学的基本原理，并应用于实际工程问题的分析与计算中。
对于热力学的学习和应用，深入理解卡诺循环是非常重要的基础知识。
卡诺循环
循环过程 卡诺循环
各种热机的效率
液体燃料火箭 48%
柴油机
37%
汽油机 蒸气机
25% 8%
2
循环过程 卡诺循环
热机 : 持续地将热量转变为功的机器 .
3
循环过程 卡诺循环
冰箱循环示意图
4
循环过程 卡诺循环
一 循环过程
系统经过态的过程叫热力学循环过程 .
(Otto循环)，其中AB和CD为绝热过程，求
此循环效率.
解 1 QDA
QBC
p
C 吸
1 Cv (TD TA ) Cv (TC TB )
1 TD TA TC TB
B
o V1
D 放 A
V2
9
循环过程 卡诺循环
又AB和CD是绝热过程：
1
TD TC
V1 V2
TA TB
V1 V2
1
循环过程 卡诺循环
热机发展简介 1698年萨维利和1705年纽可门先后发明 了蒸气机 ，当时蒸气机的效率极低。 1765年 瓦特进行了重大改进(增加了冷凝器，发明了 活塞阀、飞轮、离心节速器等 ) ，大大提高 了效率。使其成为真正的动力。 人们一直在 为提高热机的效率而努力，从理论上研究热 机效率问题， 一方面指明了提高效率的方向， 另一方面也推动了热学理论的发展 。
e Q2 T2 Q1 Q2 T1 T2
18
循环过程 卡诺循环
讨论
图中两卡诺循环 1 2 吗 ？
p
W1 W2
T1
W1
T2
W2
o
V
1 2
p
T1
o
T3 W1 W2
W1
W2
T2
V
物理学教学课件83循环过程和卡诺循环
卡诺热机效率的计算公式揭示了热机效率的极限，即任何实际热机的效 率都无法超过卡诺热机的效率。
提高热机效率的途径
提高热源的温度
热源温度越高，热机从热源吸收的热量就越 多，从而提高热机效率。
改进热机的结构
优化热机的设计，减少内部摩擦和热量损失， 可以提高热机效率。
降低冷源的温度
冷源温度越低，热机向冷源排放的热量就越 少，从而提高热机效率。
采用高性能的工作物质
选择具有高比热容、低导热系数等优良性能 的工作物质，可以提高热机效率。
PART 06
制冷机与卡诺循环
制冷机的原理
逆卡诺循环
制冷机的工作原理基于逆卡诺循环， 该循环通过消耗外部功，将热量从低 温热源（被冷却物体）传递到高温热 源（环境），实现制冷效果。
膨胀过程
制冷剂液体通过膨胀阀进入蒸 发器，压力和温度降低，重新
开始新的循环。
制冷机的性能系数
1 2
制冷量
单位时间内制冷机从低温热源吸收的热量。
输入功率 制冷机运行时消耗的外部功。
3
性能系数（COP） 制冷量与输入功率之比，用于评价制冷机的效率。 COP值越大，制冷机的效率越高。
PART 07
总结与展望
循环过程的特点
循环过程具有周期性，即系统会 不断地重复经过相同的状态和过
程。
在循环过程中，系统的总能量保 持不变，但能量的形式（如热能、
机械能等）可以相互转换。
循环过程的效率和性能可以用热 力学第二定律和相关的热力学参
数来描述和评估。
PART 04
卡诺循环
卡诺循环的定义
卡诺循环的四个过程公式
卡诺循环的四个过程公式卡诺循环是热力学中用于描述理想热力循环的一个概念，在热力学中卡诺循环被广泛应用于描述热机的工作原理。
在卡诺循环中，有四个重要的过程，分别是绝热膨胀、等温膨胀、绝热压缩和等温压缩。
本文将分别介绍这四个过程，并给出相关的公式。
一、绝热膨胀（Adiabatic Expansion）绝热膨胀是指在没有与外界交换热量的条件下，气体自然膨胀的过程。
在绝热膨胀过程中，气体的温度降低，体积增大。
根据热力学定律，绝热膨胀过程中的压强和体积之间存在以下关系：\[P_1 \cdot V_1^{\gamma} = P_2 \cdot V_2^{\gamma}\]其中，$P_1$和$P_2$分别表示初始和最终的压强，$V_1$和$V_2$表示初始和最终的体积，$\gamma$为绝热指数，取决于气体的性质。
二、等温膨胀（Isothermal Expansion）等温膨胀是指在恒定温度下，气体发生的膨胀过程。
在等温膨胀中，气体的压强和体积之间满足以下关系：\[P_1 \cdot V_1 = P_2 \cdot V_2\]其中，$P_1$和$P_2$分别表示初始和最终的压强，$V_1$和$V_2$表示初始和最终的体积。
三、绝热压缩（Adiabatic Compression）绝热压缩是指在没有与外界交换热量的条件下，气体自然压缩的过程。
在绝热压缩过程中，气体的温度升高，体积减小。
根据热力学定律，绝热压缩过程中的压强和体积之间存在以下关系：\[P_1 \cdot V_1^{\gamma} = P_2 \cdot V_2^{\gamma}\]其中，$P_1$和$P_2$分别表示初始和最终的压强，$V_1$和$V_2$表示初始和最终的体积，$\gamma$为绝热指数，同样取决于气体的性质。
四、等温压缩（Isothermal Compression）等温压缩是指在恒定温度下，气体发生的压缩过程。
在等温压缩中，气体的压强和体积之间满足以下关系：\[P_1 \cdot V_1 = P_2 \cdot V_2\]其中，$P_1$和$P_2$分别表示初始和最终的压强，$V_1$和$V_2$表示初始和最终的体积。
卡诺循环的四个过程公式
卡诺循环的四个过程公式卡诺循环是热力学领域的一个重要概念，用于描述热机的理论效率。
卡诺循环包含四个过程，分别是绝热膨胀、等温膨胀、绝热压缩和等温压缩。
在这篇文章中，我们将探讨这四个过程，并提供相应的数学公式来描述它们。
1. 绝热膨胀在卡诺循环的第一个过程中，气体在绝热条件下进行膨胀。
在绝热膨胀过程中，热机从外部不接触任何热源或热池，也没有热量传递给外部环境。
这意味着绝热膨胀过程中没有热量转移，只有功对外界做功。
绝热膨胀的过程可以用以下公式表示：\[ Q = 0 \]其中，Q表示热量转移。
2. 等温膨胀在卡诺循环的第二个过程中，气体在恒定温度下进行膨胀，也称为等温过程。
在等温膨胀过程中，气体与外界保持热平衡，温度不变，从高温热源吸热并对外界做功。
等温膨胀的过程可以用以下公式表示：\[ \frac{Q}{T_H} = -W \]其中，Q表示从高温热源吸收的热量，TH表示高温热源的温度，W表示对外界做的功。
3. 绝热压缩在卡诺循环的第三个过程中，气体在绝热条件下进行压缩。
在绝热压缩过程中，热机从外部不接触任何热源或热池，也没有热量传递给外部环境。
这意味着绝热压缩过程中没有热量转移，只有外界对热机做功。
绝热压缩的过程可以用以下公式表示：\[ Q = 0 \]其中，Q表示热量转移。
4. 等温压缩在卡诺循环的第四个过程中，气体在恒定温度下进行压缩，也称为等温过程。
在等温压缩过程中，气体与外界保持热平衡，温度不变，将热量传递给低温热源。
等温压缩的过程可以用以下公式表示：\[ \frac{Q}{T_L} = W \]其中，Q表示向低温热源释放的热量，TL表示低温热源的温度，W 表示对热机做的功。
综上所述，卡诺循环的四个过程公式为绝热膨胀过程中的\(Q=0\)，等温膨胀过程中的\(\frac{Q}{T_H}=-W\)，绝热压缩过程中的\(Q=0\)，等温压缩过程中的\(\frac{Q}{T_L}=W\)。
这些公式描述了卡诺循环中各个过程中的热量转移和对外界的功，是热力学研究中的重要工具。
02循环过程卡诺循环
V1 1 V2
1
绝热线
解：23为等容吸热过程 Q吸 C V , m (T3 T2 )
41为等容放热过程 Q 放 C V , m (T1 T4 )
效率 1
|Q 放 | Q吸
1
C V , m (T1 T 4 ) C V , m (T 3 T 2 )
4
V1 V2
1
2
T1 T2
T4 T3
o
a
V1
吸气 排气
1
V2
3Hale Waihona Puke 为绝热膨胀过程VV1 T 3 V 2 T 4
V1 V 2
1
1
1
T4 T3
T1 T2
V1 V2
V2 V1
称为压缩比
T 4 T1 T3 T 2
P 1
等温线
Q 23 Q 41 0
1 | Q放 | Q吸
T1 2
1
| Q 34 | Q12
o
绝热线
4
RT 2 ln
1
V4 V3 V2 V1
T2
3
V
1
T 2 ln( V 3 / V 4 ) T1 ln( V 2 / V1 )
7
RT 1 ln
2 3 绝热膨胀过程 V 2
1
T 4 T1 T3 T 2
12
1
C V , m (T1 T 4 ) C V , m (T 3 T 2 )
1
1
T 4 T1 T3 T 2
T C
1
卡诺循环的四个过程公式
卡诺循环的四个过程公式卡诺循环是理想热力循环的一种，可以最大程度地利用热能转化为功。
它由四个过程组成：绝热压缩、等温热量吸收、绝热膨胀和等温热量放出。
下面将分别介绍这四个过程的公式。
1. 绝热压缩过程公式:在卡诺循环的绝热压缩过程中，热机工质从高温热源吸收的热量全部被转化为内能增加，而体积减小。
根据绝热过程的定律，可以得到绝热压缩过程的公式：$$PV^γ = 常数$$其中，P表示压力，V表示体积，γ表示绝热指数，是热机工质的绝热过程特性之一，它与工质的性质有关。
2. 等温热量吸收过程公式:在卡诺循环的等温热量吸收过程中，热机工质从高温热源吸收热量，同时保持温度不变。
根据热力学理论，等温过程的状态方程为：$$PV = 常数$$其中，P表示压力，V表示体积。
在等温过程中，工质的内能增加，但体积保持不变。
3. 绝热膨胀过程公式:在卡诺循环的绝热膨胀过程中，热机工质从低温热源吸收的热量全部被转化为对外做功，同时体积增大。
根据绝热过程的定律，可以得到绝热膨胀过程的公式：$$PV^γ = 常数$$其中，P表示压力，V表示体积，γ表示绝热指数，绝热过程下其值仍为一定常数。
4. 等温热量放出过程公式:在卡诺循环的等温热量放出过程中，热机工质向低温热源放出热量，同时保持温度不变。
根据热力学理论，等温过程的状态方程为：$$PV = 常数$$其中，P表示压力，V表示体积。
在等温过程中，工质的内能减少，但体积保持不变。
通过对这四个过程的描述和公式的介绍，我们可以看出卡诺循环是一个高效利用热量转化为功的理想循环。
通过合理地设计和选择工质，在实际应用中可以提高能源的利用效率。
然而，实际情况下存在着各种能量损失和循环效率的限制，因此在实际应用中，需要综合考虑热机工质的性质和工作条件，进行系统的优化设计。
综上所述，卡诺循环的四个过程分别是绝热压缩、等温热量吸收、绝热膨胀和等温热量放出。
通过相应的公式，我们可以描述和计算这些过程中的物理量。
卡诺循环的四个过程公式
卡诺循环的四个过程公式卡诺循环是热力学中常用于研究热功机和热泵的理想循环。
它由四个过程组成，分别是等温膨胀过程、绝热膨胀过程、等温压缩过程和绝热压缩过程。
在进行这些过程时，系统会吸收或放出热量，并且进行功的转化。
以下是卡诺循环的四个过程公式：1. 等温膨胀过程：在等温膨胀过程中，系统与温度恒定的热源接触，从而保持温度不变。
在这个过程中，系统会从热源中吸收热量Q1，并进行功的转化。
根据热力学第一定律，等温膨胀过程的热量和功的关系可以表示为：Q1 = W1其中，Q1表示系统吸收的热量，W1表示系统进行的功。
2. 绝热膨胀过程：在绝热膨胀过程中，系统与外界没有热量交换，只进行功的转化。
这个过程中没有热量的传递，系统的内能发生变化。
根据理想气体绝热膨胀的物理性质，绝热膨胀过程的功和初始和末态的温度差有关，可以表示为：W2 = Cv * (T1 - T2)其中，W2表示系统进行的功，Cv表示系统的定容热容，T1和T2分别表示初始和末态的温度。
3. 等温压缩过程：在等温压缩过程中，系统与温度恒定的冷源接触，从而保持温度不变。
在这个过程中，系统会向冷源释放热量Q3，并进行功的转化。
根据热力学第一定律，等温压缩过程的热量和功的关系可以表示为：Q3 = W3其中，Q3表示系统释放的热量，W3表示系统进行的功。
4. 绝热压缩过程：在绝热压缩过程中，系统与外界没有热量交换，只进行功的转化。
这个过程中没有热量的传递，系统的内能发生变化。
根据理想气体绝热膨胀的物理性质，绝热压缩过程的功和初始和末态的温度差有关，可以表示为：W4 = Cv * (T3 - T4)其中，W4表示系统进行的功，Cv表示系统的定容热容，T3和T4分别表示初始和末态的温度。
通过以上四个过程的公式，我们可以对卡诺循环中的热量和功进行计算和分析。
这些公式表明了在不同过程中的能量转换和热量交换。
卡诺循环作为理想循环的模型，在实际应用和研究中具有重要的意义，对于提高能源利用效率和热力学效益有着重要的指导作用。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
P
由1→2的膨胀过程中系统从 高温热源（外界）吸热Q1。
1
Q吸
正循环
W 2
由2 →1的压缩过程中系统向 低温热源（外界）放热Q2。 正循环过程中，系统从外 界吸收的总热量（净热） 为：Q1-Q2。
o
Q放
V1
V2
V
符号规定：在此我们规定W、Q均取绝对值。-W表示 系统对外作负功，-Q表示系统向外界放热。
高温热源T1
Q1
热机
Q2
W
热机效率
W Q1
低温热源T2
W Q1 Q2 ,
Q1 Q2 Q2 1 1 Q1 Q1
热机 ：持续地将热量转变为功的机器 .
工作物质（工质）：热机中被利用来吸收热量 并对外做功的物质 .
三、致冷机
致冷机的工作物 质作逆循环。通过外 界对系统作功将系统 由低温源吸收的热量 传递到高温源，从而 使低温源温度降低。
Q放
热泵
Q吸
低温热源T2
室外
由能量守恒
Q1 W Q2
Q1 W Q2 1 e W W
W
例：一热机以1mol双原子分子气体为工 作物质，循环曲线如图所示，其中AB为 等温过程，TA=1300K，TC=300K。 求①.各过程的内能增量、功、和热量；
②.热机效率。P 解：① AB为等温膨 胀过程
TA TB 1300K
A
等温线
C
o
B
E AB 0
0 .5
5
V (m )
3
QAB WAB
P
A
5 1 8.31 1300 ln 0 .5
m VB RTA ln M VA
等温线 TA 1300K
C
24874 J 吸热 o BC为等压压缩过程
E BC m CV (TC TB ) M
C
o
放热 CA为等容升压过程
WCA 0 QCA ECA
Tc 300K
B
0 .5
5
V ( m3 )
m CV (TA TC ) M
5 QCA ECA 1 8.31 (1300 300) 2 吸热 20775 J
一个循环中的内能增量为：
E E AB EBC ECA
1
一、循环过程
1. 循环过程 循环过程—系统由某一状态出发，经过任意一系列的 状态，最后又回到原来状态的过程。ΔE = 0。 2. 准静态循环过程
只有准静态过程在P-V图上有对应的过程曲线。 准静态循环过程对应于P-V图上一封闭的曲线。
3. 正循环与逆循环 正循环—在P-V图上按顺时针方向进行的循环。 逆循环—在P-V图上按逆时针方向进行的循环。
T1 ln
V V V2 T2 ln 3 ln 3 T V1 V4 V4 1 2 V2 T1 ln V2 T1 ln V1 V1
由2 -3和4-1的 绝热膨胀和压缩过程方程
V2
1
T1 V3 T2
1
P 1
等温线
V1
1
T1 V4 T2
1
上两式相比
V2 V 1
Q2 Q2 T2 e W Q1 Q2 T1 T2
2-1等温压缩放出的热量 Q1
m V RT1 ln 2 M V1 V m Q2 RT2 ln 3 M V4
P 1
等温线
T1 2 绝热线
4
o
T2
3
4-3等温膨胀吸收的热量
外界对系统的功等于系 统放出的净热
V
m W Q Q1 Q2 M
5-3 循环过程及其在工程中的应用
循环过程应用非常常见，如 汽车发动机、蒸汽机等，还有冰 箱、空调等，它们分别以不同的 方式利用了不同种类的循环过程， 最终具有了各自不同的功能。
那么，这些机器和设备是怎 样利用循环过程来达到各自的目 的？对于它们什么是最关键的指 标？工程师设计高性能的机器和 设备以及提高其性能的依据是什 么呢？
31
汽车发动机—热机 汽油机的循环过程 一般汽车发动机的循环过程由两个等容过程和两 个绝热组成，其中AB和CD为绝热过程，该循环过 程决定了发动机的关键性技术指标——热机效率。
P P1
P2 C
吸 B
D 放 A
O
V1
V2
32
汽车发动的热机效率为
TD TA 1 TC TB
V2 TA 1 1 TB V1
3.提高热机效率的方法。
1
T2 T1
T2/T1越小越好，但低温热源的温度通常为外界 大气的温度，难以人为地改变。因此通常以提高高温 热源的温度来提高热机的效率。
例题2 地热发电机 地热发电的基本原理是利用无止 尽的地热来加热地下水，使其成为过热蒸汽，以其 作为工作流体推动涡轮机旋转发电。换言之，即将 地热转换为机械能，再将机械能转换为电能；这种 以蒸汽来旋转涡轮的方式，和火力发电的原理是相 同的。假设在地球上某地挖一个深井，将一台地热 发电机置于其中，设地热发电机利用卡诺循环进行 工作，其工作的温度在地表25℃和地下300 ℃之间， 如果它每小时能从地下热源获取2 ×1011J的热量， 该发电机的输出功率为多少？
0 20775 20775 0
经过一个循环内能不变。 ②.热机效率
|Q放 | 1 Q吸
Q吸 QAB QCA 20775 24874 45649 J
Q放 QBC
29085 J
P
A
等温线 TA 1300K
|Q放 | 1 Q吸
|29085| 1 45649
由能量守恒
W Q1 Q2
Q2 Q2 e W Q1 Q2
电冰箱的工作物质为氟里昂 12 (CCL2F2)，氟里 昂对大气的臭氧层有破坏的作用，2005 年我国将停止 使用氟里昂作致冷剂。以保护臭氧层。溴化锂致冷和 半导体致冷已进入市场。
3.电冰箱工作原理
冷凝器
压缩机 节流阀
冰室
冰箱循环示意图
30
解：根据卡诺热机的循环效率可得，地热发电机的热 机效率为
T2 298.15 1 1 0.48 T1 573.15
则发电机每小时对外做的功为
W Q1 0.48 2 1011 J 9.6 1010 J
发电机的输出功率为
W 9.6 1010 P 2.7 104 kW t 3600
1
其中，TA为燃料燃烧前的温度， TA为燃料燃烧 后的温度；V1为气体压缩前的体积，V2为气体压缩后 的体积。
33
提高汽车发动机效率的途径 （1）提高高温热源的温度（发动机本身的温度）， 陶瓷外壳的发动机 （2）提高发动机的压缩比（用压缩前的气缸总容积 与压缩后的气缸容积）
34
4.卡诺逆循环与卡诺制冷机 完全类似于卡诺正循环的分析，可以证明，理想 气体准静态卡诺逆循环（制冷机）的制冷系数为
0.36 36 %
o
C
Tc 300K
B
0 .5
5
V ( m3 )
五、Carnot循环及其效率
1.卡诺正循环与卡诺热机 卡诺循环—工作物质只与两 个恒温热源交换热量的循环。 正、逆循环分别对应于卡诺 热机和制冷机。 在此仅限于讨论准静态卡诺 循环。 准静态卡诺循环—由两 个等温过程和两个绝热 过程构成的循环。 2. 理想气体准静态卡诺循环 及其效率
4. 正循环过程的功能转换 对如图示的正循环，由 1→2的膨胀过程中系统对 外作正功 W1 膨胀曲线 下的面积 12 由2 →1的压缩过程中系统 对外作负功
P
1
Q吸
正循环
W 2
o
Q放
V1
W2 压缩曲线21 下的面积
V2
V
正循环过程中，系统对外作的总功（净功）为：
W W1 W2 闭循环曲线所围面积 0
由热力学第一定律，
P
E 0 Q Q1 Q2 W1 W2 W
由此可见，在正循环过程中， 系统从高温热源吸收的热量 部分用于对外作功，部分在 o 低温热源处放出。
1
Q吸
正循环
W 2
Q放
V物质作正循环的机器。
致冷机——工作物质作逆循环的机器。
5. 逆循环过程的功能转换 P Q放 系统对外作的净功 1 W= - W1+W2<0 逆循环 即外界对系统作功。 W 系统从外界吸收的净热 Q=- Q1+Q2<0 2 即系统向外（高温热源） Q吸 放热。 V o 由热力学第一定律， V2 V1 Q=W<0， Q1=Q2+W 由此可见，在逆循环过程中，外界对系统作功，把热 量由低温热源传递到高温热源。 那么，外界对系统作的功可使多少热量由低温热源传到 高温热源呢？这就是致冷机的效率问题。
解：（1）设e为制冷机的制冷系数， Q1为冰箱传 递给高温热源（厨房）的热量，Q2为制冷机从冷 冻室吸收的热量 Q2 由 得 e Q1 Q2
四、供暖系数
空调机不仅可以制 冷，而且也可制热。将 其称为热泵。
室内 高温热源T1
Q放
热泵
热泵是通过外界作功， 将低温源（室外）的热量 泵到高温源（室内），与 制冷机顺序相反。
W
Q吸
低温热源T2
室外
1.供暖系数 如果外界做一定的功，泵到 高温源的热量越多，供暖系 数就越大。 Q1 W
室内 高温热源T1
P
Q放
逆循环
W
o
Q吸
V
例如：电冰箱、空调都属于致冷机。
1.工作示意图 致冷机是通过外界作功 将低温源的热量传递到 高温源中，使低温源温 度降低。 2.致冷系数