热机发展简介

热机发展简介1698年萨维利和1705年纽可门先后发明了蒸汽机，当时蒸汽机的效率极低.1765年瓦特进行了重大改进，大大提高了效率.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.各种热机的效率液体燃料火箭柴油机汽油机蒸汽机%48%8%37%25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.冰箱循环示意图pVoW系统经过一系列变化状态过程后，又回到原来的状态的过程叫热力学循环过程.热力学第一定律WQ2Q总放热（取绝对值）QQQW21净功0E特征一循环过程1Q总吸热ABAVBVcd热机二热机效率和致冷机的致冷系数热机效率1212111QQQQQQW高温热源低温热源1Q热机（正循环）0W2QWWpVoABAVBVcdW致冷机致冷系数2122QQQWQe致冷机（逆循环）0W致冷机高温热源低温热源pVoABAVBVcd1Q2QW141V4V231p2pPVo12Q34Q41Q23Q例11mol氦气经过如图所示的循环过程，其中,求1—2、2—3、3—4、4—1各过程中气体吸收的热量和热机的效率.122pp142VV解由理想气体物态方程得122TT134TT142TT1m,12m,12)(TCTTCQVV1m,23m,232)(TCTTCQpp1m,34m,342)(TCTTCQVV)23(m,11RCTRTVQWQQQ1121%3.15RCCVpm,m,))((1412VVppW111RTVpQQQ231211m,41m,41)(TCTTCQpp1m,1m,2TCTCpV141V4V231p2pPVo12Q34Q41Q23Q1m,12TCQV1m,232TCQp1m,342TCQV卡诺循环是由两个准静态等温过程和两个准静态绝热过程组成.三卡诺循环低温热源2T高温热源1T卡诺热机1Q2QWVop2TW1TABCD1p2p4p3p1V4V2V3V21TT1824年法国的年青工程师卡诺提出一个工作在两热源之间的理想循环—卡诺循环.给出了热机效率的理论极限值;他还提出了著名的卡诺定理.Vop2TW1TABCD1p2p4p3p1V4V2V3V理想气体卡诺循环热机效率的计算A—B等温膨胀B—C绝热膨胀C—D等温压缩D—A绝热压缩卡诺循环21TTabQcdQ1211lnVVRTMmQQabA—B等温膨胀吸热4322lnVVRTMmQQcdC—D等温压缩放热1211lnVVRTMmQVop2TW1TABCD1p2p4p3p1V4V2V3V21TTabQcdQ12431212lnln11VVVVTTQQD—A绝热过程214111TVTVB—C绝热过程213112TVTV4312VVVV121TT卡诺热机效率Vop2TW1TABCD1p2p4p3p1V4V2V3V21TTabQcdQ12431212lnln11VVVVTTQQ卡诺热机效率与工作物质无关，只与两个热源的温度有关，两热源的温差越大，则卡诺循环的效率越高.Vop2TW1TABCD21TT高温热源1T低温热源2T卡诺致冷机1Q2QW卡诺致冷机（卡诺逆循环）卡诺致冷机致冷系数212212TTTQQQe2Q1Q图中两卡诺循环吗？2121212T1T2W1W21WWpoV讨论poV2T1T2W1W3T21WW例2一台电冰箱放在室温为的房间里，冰箱储藏柜中的温度维持在.现每天有的热量自房间传入冰箱内,若要维持冰箱内温度不变,外界每天需作多少功,其功率为多少?设在至之间运转的致冷机(冰箱)的致冷系数,是卡诺致冷机致冷系数的55%.C5C20J100.27C5C20解2.1010055%55212TTTee卡由致冷机致冷系数得212QQQe211QeeQ房间传入冰箱的热量热平衡时J100.27'Q2'QQ211QeeQ房间传入冰箱的热量热平衡时J100.27'Q2'QQJ102.217'Qee保持冰箱在至之间运转,每天需作功C5C20J102.07'121QQQQWW23360024102.07WtWP功率