大学物理论文卡诺循环

发布时间：2023-12-06 02:05

卡诺循环(Carnot cycle) 是只有两个热源（一个高温热源温度T1和一个低温热源温度T2）的简单循环。由于工作物质只能与两个热源交换热量，所以可逆的卡诺循环由两个等温过程和两个绝热过程组成。

卡诺循环是由法国工程师尼古拉·莱昂纳尔·萨迪·卡诺于1824年提出的，以分析热机的工作过程，卡诺循环包括四个步骤：等温吸热，绝热膨胀，等温放热，绝热压缩。

即理想气体从状态1（P1，V1，T1）等温吸热到状态2（P2，V2，T2），再从状态2绝热膨胀到状态3（P3，V3，T3），此后，从状态3等温放热到状态4（P4，V4，T4），最后从状态4绝热压缩回到状态1。这种由两个等温过程和两个绝热过程所构成的循环称为卡诺循环。

卡诺循环包括四个步骤：等温吸热，在这个过程中系统从高温热源中吸收热量；绝热膨胀，在这个过程中系统对环境作功，温度降低；等温放热，在这个过程中系统向环境中放出热量，体积压缩；绝热压缩，系统恢复原来状态，在等温压缩和绝热压缩过程中系统对环境作负功。

大学物理卡诺循环

循环效率 η = A/Q1 = 300/1000 = 30%
卡诺循环效率 η = 1 - T2/T1
30% = 1 - (273+7)/T1
求出 T1 = 429 K

推导过程：

首先卡诺循环是理想的可逆循环，且其效率k=1-（T1/T2)，制冷系数η=1-Q1/Q2=1-T1/T2。正循环实质上是工质从高温热源吸热，对外做功，向低温热源放热。

那么对此循环进行时间反演（即逆向），工作方式将表现为外界对工质做功，从低温热源吸热，向高温热源放热，功热比仍等于k。而制冷效率的定义为Q/W，带入可得答案。

卡诺机是由四个准静态过程组成的,其中有两个是等温过程,两个是绝热过程。其原理是：热力学第一和第二定律（最基本的原理）因为都是从这里推出来的。

制冷系统原理示意图：

扩展资料：

逆卡诺循环奠定了制冷理论的基础，逆卡诺循环揭示了空调制冷系数（俗称EER或COP）的极限。一切蒸发式制冷都不能突破逆卡诺循环。逆卡诺循环是由四个循环过程组成，绝热压缩、等温压缩、绝热膨胀、等温膨胀。

假设低温热源（即被冷却物体）的温度为T0，高温热源（即环境介质）的温度为Tk，则工质的温度在吸热过程中为T0，在放热过程中为Tk，就是说在吸热和放热过程中工质与冷源及高温热源之间没有温差，即传热是在等温下进行的，压缩和膨胀过程是在没有任何损失情况下进行的。

其循环过程为：首先工质在T0下从冷源吸取热量q0，并进行等温膨胀4-1，然后通过绝热压缩1-2，使其温度由T0升高至环境介质的温度Tk，再在Tk下进行等温压缩2-3，并向环境介质放出热量qk，最后再进行绝热膨胀3-4，使其温度由Tk 降至T0即使工质回到初始状态4，从而完成一个循环。

参考资料：百度百科-卡诺冷机

卡诺循环以理想气体为工作物质的可逆卡诺循环，其热效率仅取决于高温及低温两个热源的温度。以热力学第二定律为基础，可以将之推广为适用于任意可逆循环的普遍结论。

卡诺定理在导出热力学第二定律的普遍判据-状态函数＂S＂-中具有重要作用。热力学第二定律否定了第二类永动机，效率为1的热机是不可能实现的，热机的最高效率可以达到多少，从热力学第二定律推出的卡诺定理正是解决了这一问题。

扩展资料

卡诺循环包括四个步骤：等温吸热，绝热膨胀，等温放热，绝热压缩。即理想气体从状态1（P1，V1，T1）等温吸热到状态2（P2，V2，T2），再从状态2绝热膨胀到状态3（P3，V3，T3）。

此后，从状态3等温放热到状态4（P4，V4，T4），最后从状态4绝热压缩回到状态1。这种由两个等温过程和两个绝热过程所构成的循环称为卡诺循环。

参考资料来源：百度百科-卡诺循环