§ 13-4 循环过程、卡诺循环
(Cycling process,CANOT cycle)
引言：前面我们已提到循环过程。
循环过程,物质系统经历一系列变化过程
又回到初始状态的周而复始的过程。
循环过程的提出是 18世纪研究如何将
热转换为功的问题上提出来的，表面
上看，似乎等温膨胀最理想。
（ )即从外界吸收热全部变为
功。这种想法如何呢？
AQ ?
事实上这种办法不行。
1）气缸长度是有限
的，膨胀不可能无限
地进行下去。
P
V
恒
温
体
A
2P1P
Q
事实上这种办法不行。
1）气缸长度是有限的,
膨胀不可能无限地进
行下去。
2）即使气缸可以做得无限长，但当气缸内压强
与外界一致时，膨胀也将停止。
大量事实证明；要连续地把热转换为功只有利
用循环过程。 这种循环动作的机器称为热机。
热机,通过循环过程不断把热转换为功的机器。
一、利用循环过程的热机及致冷机的一般概念
1、热机
先介绍一个具体的热机 --蒸汽机
恒
温
体
1V
2V
A
2P1P
Q
O,锅炉,B：气缸
C：冷凝器,D：水泵
构造,
水在锅炉
内加热，产生高温高
压气体（吸热过程）,
进入气缸 B;
推动活塞对外作功（内能减少），之后进入冷凝
器 C，（向低温热源放热），尔后通过 D泵将水
泵入锅炉，进入第二循环 …..,。 由此可看出,
?、热机必须有工作物质、高温热源（锅炉）
低温热源（冷凝器、大气）
A
1Q
O
B
C
D 2Q
工作过程,
?、热机必须有工作物质、高温热源（锅炉）
低温热源（冷凝器、大气）
高温热源
低温热源
热机
A
2Q
1Q
V
P
1Q
2Q
?、热机的效率
1
2
1
21
1
1
Q
Q
Q
QQ
Q
A ??????
大量事实证明,102 ??? ?Q
?、热机在循环过程中作净功 0?A ；这种从高温
热源吸收热量转化为系统内能，再通过系统对外
作功其另一部分放入低温热源的循环称为正循环。
O； 电动压缩泵 B,冷凝器
D； 蒸发器 C毛细管
E工作物质, R--12（ CCl2F2
电动压缩泵将致冷剂（氟里昂）
压缩成高温高压气体，送至冷
凝器，向空气（高温热源）中
放热。经过毛细管减压膨胀，
进入蒸发器 D吸收冰箱（低温热
源）的热量，,之后变为低压
气体再一次循环 ……,。
B
D
2,致冷机,在外界作功的条件下，工作物质从低
温热源吸收热量传到高温热源去，使低温物体更
低温的机器。
C
A
(现已不用，用无氟制冷剂 ）
原理,
O
冰
箱
2Q
1Q
高温热源
低温热源
热机 A
2Q
1Q
V
P
21
22
QQ
Q
A
Qw
?
??
1Q
2Q
从以上可以看出,
?、致冷机是在外界作功的条件下从低温热源吸收
热量传向高温热源 。
?,致冷机希望作功少，提取热量多。故定义,
致冷系数,
即用作单位数量的功所能从低温热源提取的热量
来说明致冷的性能。
教材 P64,
13-5,13-6,13-7
二、卡诺循环（两个等温过程和两个绝热过程）
提出,1828年法国青年工程师为研究如何提高热
机效率而提出的一种理想热机。
高温热源 T1
低温热源 T1
cornot
A
2Q
1Q
V
P A（ P1V1T1）
B（ P2V2T1）
C（ P3V3T2）
D（ P4V4T2）
Q1
Q2
效率,
1
21
1 Q
QQ
Q
A ????
效率,
1
21
1 Q
QQ
Q
A ????
A----B：等温膨胀吸热
1
2
11 ln V
VRTMQ
?
?
C----D：等温压缩放热
4
3
12 ln V
VRTMQ
?
?
V
P A（ P1V1T1）
B（ P2V2T1）
D（ P4V4T2）
Q1
Q2 C（ P3V3T2）
1
21
Q
QQ ?
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1
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V
V
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M
V
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P A（ P1V1T1）
B（ P2V2T1）
D（ P4V4T2）
Q1
Q2 C（ P3V3T2）
1
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V
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……(5)
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T
T
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TT
Q
QQ
????
?
??
结论,1)cornot循环的效率小于 1 ；
2)cornot机的效率指出了提高热机效率的方向,
提高高低温热源的温度差 ;(提高高温热
源的温度 )
高温热源
低温热源
cornot A
2Q
1Q
V
P A（ P1V1T1）
B（ P2V2T1）
D（ P4V4T2）
C（ P3V3T2） Q1
Q2
3)卡诺循环的逆循环时，须外界对系统作功,
其致冷系数
1/
1
2121
2
21
22
?
?
?
?
?
??
TTTT
T
QQ
Q
A
Qw
T2越小,致冷系数低,即低温热源的温度越低消
耗的功就越多,
(Cycling process,CANOT cycle)
引言：前面我们已提到循环过程。
循环过程,物质系统经历一系列变化过程
又回到初始状态的周而复始的过程。
循环过程的提出是 18世纪研究如何将
热转换为功的问题上提出来的，表面
上看，似乎等温膨胀最理想。
（ )即从外界吸收热全部变为
功。这种想法如何呢？
AQ ?
事实上这种办法不行。
1）气缸长度是有限
的，膨胀不可能无限
地进行下去。
P
V
恒
温
体
A
2P1P
Q
事实上这种办法不行。
1）气缸长度是有限的,
膨胀不可能无限地进
行下去。
2）即使气缸可以做得无限长，但当气缸内压强
与外界一致时，膨胀也将停止。
大量事实证明；要连续地把热转换为功只有利
用循环过程。 这种循环动作的机器称为热机。
热机,通过循环过程不断把热转换为功的机器。
一、利用循环过程的热机及致冷机的一般概念
1、热机
先介绍一个具体的热机 --蒸汽机
恒
温
体
1V
2V
A
2P1P
Q
O,锅炉,B：气缸
C：冷凝器,D：水泵
构造,
水在锅炉
内加热，产生高温高
压气体（吸热过程）,
进入气缸 B;
推动活塞对外作功（内能减少），之后进入冷凝
器 C，（向低温热源放热），尔后通过 D泵将水
泵入锅炉，进入第二循环 …..,。 由此可看出,
?、热机必须有工作物质、高温热源（锅炉）
低温热源（冷凝器、大气）
A
1Q
O
B
C
D 2Q
工作过程,
?、热机必须有工作物质、高温热源（锅炉）
低温热源（冷凝器、大气）
高温热源
低温热源
热机
A
2Q
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?、热机的效率
1
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大量事实证明,102 ??? ?Q
?、热机在循环过程中作净功 0?A ；这种从高温
热源吸收热量转化为系统内能，再通过系统对外
作功其另一部分放入低温热源的循环称为正循环。
O； 电动压缩泵 B,冷凝器
D； 蒸发器 C毛细管
E工作物质, R--12（ CCl2F2
电动压缩泵将致冷剂（氟里昂）
压缩成高温高压气体，送至冷
凝器，向空气（高温热源）中
放热。经过毛细管减压膨胀，
进入蒸发器 D吸收冰箱（低温热
源）的热量，,之后变为低压
气体再一次循环 ……,。
B
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2,致冷机,在外界作功的条件下，工作物质从低
温热源吸收热量传到高温热源去，使低温物体更
低温的机器。
C
A
(现已不用，用无氟制冷剂 ）
原理,
O
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高温热源
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热机 A
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1Q
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从以上可以看出,
?、致冷机是在外界作功的条件下从低温热源吸收
热量传向高温热源 。
?,致冷机希望作功少，提取热量多。故定义,
致冷系数,
即用作单位数量的功所能从低温热源提取的热量
来说明致冷的性能。
教材 P64,
13-5,13-6,13-7
二、卡诺循环（两个等温过程和两个绝热过程）
提出,1828年法国青年工程师为研究如何提高热
机效率而提出的一种理想热机。
高温热源 T1
低温热源 T1
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A
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V
P A（ P1V1T1）
B（ P2V2T1）
C（ P3V3T2）
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结论,1)cornot循环的效率小于 1 ；
2)cornot机的效率指出了提高热机效率的方向,
提高高低温热源的温度差 ;(提高高温热
源的温度 )
高温热源
低温热源
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V
P A（ P1V1T1）
B（ P2V2T1）
D（ P4V4T2）
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Q2
3)卡诺循环的逆循环时，须外界对系统作功,
其致冷系数
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耗的功就越多,
