逆卡诺循环
什么是逆卡诺原理?
制冷原理:逆卡诺循环
1824年,法国青年工程师卡诺研究了一种理想热机的效率,这种热机的循环过程叫做“卡诺循环”。这是一种特殊的,又是非常重要的循环,因为采用这种循环的热机效率最大。
卡诺循环是由四。。。
由两个绝热过程和两个等温过程构成的循环过程。它是1824年N。L。S。卡诺(见卡诺父子)在对热机的最大可能效
率问题作理论研究时提出的。卡诺假设工作物质只与两个恒温热源交换热量,没有散热、漏气、擦等损耗。为使过程是准静态过程,工作物质从高温热源吸热应是无温度差的等温膨胀过程,同样,向低温热源放热应是等温压缩过程。因限制只与两热源交换热量,脱离热源后只能是绝热过程。作卡诺循环的热机叫做卡诺热机。
卡诺进一步证明了下述卡诺定理:①在相同的高温热源和相同的低温热源之间工作的一切可逆热机的效率都相等
,与工作物质无关,为,其中T1、T2分别是高温和低温热源的绝对温度。②在相同的高温热源和相同的低温热源之间工作的一切不可逆热机的效率不可能大于可逆卡诺热机的效率。可逆和不可逆热机分别经历可逆和不可逆的循环过程。
卡诺定理阐明了热机效率的限制,指出了提高热机效率的方向(提高T1,降低T2,减少散热。、漏气。、摩擦等不可逆损耗,使循环尽量接近卡诺循环)。,成为热机研究的理论依据。热机效率的限制。、实际热力学过程的不可逆性及其间联系的研究,导致热力学第二定律的建立。在卡诺定理基础上建立的与测温物质及测温属性无关的绝对热力学温标,使温度测量建立在客观的基础之上。此外,应用卡诺循环和卡诺定理,还可以研究表面张力、饱和蒸气压与温度的关系及可逆电池的电动势等。还应强调,卡诺这种撇开具体装置和具体工作物质的抽象而普遍的理论研究,已经贯穿在整个热力学的研究之中。
逆卡诺循环的特点
逆卡诺循环由两个等温过程和两个绝热过程组成。所有的这四个过程都是可逆的,没有产生摩擦,散热,泄漏等不可逆的损失。高温热源和低温热源的温差越大,制冷系数越大,与工作介质无关。
①在整个循环过程中,理想气体经过一系列的状态变化以后,其内能不变,但要作功,并有热量交换。循环分为四个过程进行。在p-v图上用两条等温线和两条绝热线表示(如图)。图中曲线ab和cd是温度为t1和t2的两条等温线,曲线bc和da是两条绝热线。我们讨论按p-v图上顺时针方向沿封闭曲线abcda进行的循环。(这种循环叫做正循界工作物质作正循环的机器叫做热机,它是把热转变为功的一种机器。)
第一过程:a→b,等温膨胀,q1=eb-ea+w1;
第二过程:b→c,绝热膨胀,o=ec-eb+w2;
第三过程:c→d等温压缩,-q2=ed-ec-w3;
第四过程:d→a,绝热压缩,o=ea-ed-w4
把上面四式相加得
q1-q2=w1+w2-w3-w4=w0
式中q是从高温热源吸收的热量,q2是向低温热源放出的热量,w是理想气体(工作物质)对外所作的净功,在数值上等于p-v图上封闭曲线所包围的面积。
q1-q2=w。
上式表示,理想气体经过一个正循环,从高温热源吸收的热量q1,一部分用于对外作功,另一部分则向低温热源放出(如图)。即热量q1不能全部转换为功w,转换为功的只是q1-q2。通常把热机的热效率表示为ηt=w/
q1-q2)
q1=1-
由于q2不可能等于零,所以热机热效率总是小于l,ηt常用百分比表示。
②卡诺从理论上进一步证明,在卡诺循环中,
等温膨胀时吸收的热量ql=nrtl
1nv2/v1
等温压缩时放出的热量q2=nrt2lnv3/v4,
由绝热方程式tvγ-1=常量,可得t1
tv2γ-1=
tv3γ-1
tv1γ-1=
tv4γ-1
式中的t表示高温热源的绝对温度,t表示低温热源的绝对温度。
公式表明:一切热机要完成一次循环,都必须有高温和低温两个热源。热机的热效率只和两个热源的温度有关,和工作物质无关。两个热源的温差愈大,热效率愈高,也就是从热源所吸收的热量的利用率愈大。要提高热效率必须提高高温热源的温度,或降低低温热源的温度。一般采取前者。公式为人们指出了一条提高热机效率的途径。
③卡诺循环也可以按p-v
逆卡诺原理的介绍
卡诺循环是由四个循环过程组成,两个绝热过程和两个等温过程。它是1824年N。L。S。卡诺(见卡诺父子)在对热机的最大可能效率问题作理论研究时提出的。卡诺假设工质只与两个恒温热源交换热量,没有散热、漏气、摩擦等损耗。为使过程是准静态过程,工质从高温热源吸热应是无温度差的等温膨胀过程,同样,向低温热源放热应是等温压缩过程。因限制只与两热源交换热量,脱离热源后只能是绝热过程。作卡诺循环的热机叫做卡诺热机。
卡诺循环与逆卡诺循环的分析!
请高手详细帮我分析下!整个过程,希望有配图说明!
①在整个循环过程中,理想气体经过一系列的状态变化以后,其内能不变,但要作功,并有热量交换。循环分为四个过程进行。在p-V图上用两条等温线和两条绝热线表示(如图)。图中曲线AB和CD是温度为T1和T2的两条等温线,曲线BC和DA是两条绝热线。我们讨论按p-V图上顺时针方向沿封闭曲线ABCDA进行的循环。(这种循环叫做正循界工作物质作正循环的机器叫做热机,它是把热转变为功的一种机器。)
第一过程:A→B,等温膨胀,Q1=EB-EA+w1;
第二过程:B→C,绝热膨胀,O=Ec-EB+W2;
第三过程:C→D等温压缩,-Q2=ED-EC-W3;
第四过程:D→A,绝热压缩,O=EA-ED-W4
把上面四式相加得
Q1-Q2=W1+W2-W3-W4=W0
式中Q是从高温热源吸收的热量,Q2是向低温热源放出的热量,W是理想气体(工作物质)对外所作的净功,在数值上等于p-V图上封闭曲线所包围的面积。
Q1-Q2=W。
上式表示,理想气体经过一个正循环,从高温热源吸收的热量Q1,一部分用于对外作功,另一部分则向低温热源放出(如图)。即热量Q1不能全部转换为功W,转换为功的只是Q1-Q2。通常把热机的热效率表示为ηt=W/
Q1-Q2)
Q1=1-
由于Q2不可能等于零,所以热机热效率总是小于l,ηt常用百分比表示。
②卡诺从理论上进一步证明,在卡诺循环中,
等温膨胀时吸收的热量Ql=nRTl
1nV2/V1
等温压缩时放出的热量Q2=nRT2lnV3/V4,
由绝热方程式TVγ-1=常量,可得T1
TV2γ-1=
TV3γ-1
TV1γ-1=
TV4γ-1
式中的T表示高温热源的绝对温度,T表示低温热源的绝对温度。
公式表明:一切热机要完成一次循环,都必须有高温和低温两个热源。热机的热效率只和两个热源的温度有关,和工作物质无关。两个热源的温差愈大,热效率愈高,也就是从热源所吸收的热量的利用率愈大。要提高热效率必须提高高温热源的温度,或降低低温热源的温度。一般采取前者。公式为人们指出了一条提高热机效率的途径。
③卡诺循环也可以按p-V图的逆时针方向沿封闭曲线ADCBA进行,这种循环,叫做逆循环。在这个逆循环中,外界必须对这个从低温热源吸取热量的系统作功,只
工业中,什么是逆卡若循环?谢谢高人指点!
卡诺循环的热机效率最高,逆卡诺循环的制冷系数最大。
逆卡诺循环用于蒸汽压缩式制冷。
最简单的卡诺循环包括哪些过程
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。
①在整个循环过程中,理想气体经过一系列的状态变化以后,其内能不变,但要作功,并有热量交换。循环分为四个过程进行。在p-v图上用两条等温线和两条绝热线表示(如图)。图中曲线ab和cd是温度为t1和t2的两条等温线,曲线bc和da是两条绝热线。我们讨论按p-v图上顺时针方向沿封闭曲线abcda进行的循环。(这种循环叫做正循界工作物质作正循环的机器叫做热机,它是把热转变为功的一种机器。)
第一过程:a→b,等温膨胀,q1=eb-ea+w1;
第二过程:b→c,绝热膨胀,o=ec-eb+w2;
第三过程:c→d等温压缩,-q2=ed-ec-w3;
第四过程:d→a,绝热压缩,o=ea-ed-w4
把上面四式相加得
q1-q2=w1+w2-w3-w4=w0
式中q是从高温热源吸收的热量,q2是向低温热源放出的热量,w是理想气体(工作物质)对外所作的净功,在数值上等于p-v图上封闭曲线所包围的面积。
q1-q2=w。
上式表示,理想气体经过一个正循环,从高温热源吸收的热量q1,一部分用于对外作功,另一部分则向低温热源放出(如图)。即热量q1不能全部转换为功w,转换为功的只是q1-q2。通常把热机的热效率表示为ηt=w/
q1-q2)
q1=1-
由于q2不可能等于零,所以热机热效率总是小于l,ηt常用百分比表示。
②卡诺从理论上进一步证明,在卡诺循环中,
等温膨胀时吸收的热量ql=nrtl
1nv2/v1
卡诺致冷机的原理是什么
卡诺定理是卡诺1824年提出来的,其表述如下:
(1)在相同的高温热源和相同的低温热源之间工作的一切可逆热机,其效率都相等,与工作物质无关。
(2)在相同的高温热源和相同的低温热源之间工作的一切不可逆热机,其效率都小于可逆热机的效率。
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,那么热机的最高效率可以达到多少呢?从热力学第二定律推出的卡诺定理正是解决了这一问题。卡诺认为:“所有工作于同温热源与同温冷源之间的热机,其效率都不能超过可逆机”
(换言之,即可逆机的效率最大)。这就是卡诺定理。
设在两个热源之间,有可逆机R(即卡诺机)和任意的热机I在工作(图2。2)。调节两个热机使所作的功相等。可逆机及从高温热源吸热Ql,作功W,放热(Ql-W)到低温热源,其热机效率为
W/Q1(图中所示是可逆机R倒开的结果)。
另一任意热机I,从高温热源吸热Q1',作功W,放热(Q1'-W)到低温热源,其效率为
W/Q1'
先假设热机I的效率大于可逆机R(这个假设是否合理,要从根据这个假定所得的结论是否合理来检验)。即ηI>ηk,
今若以热机I带动卡诺可逆机R,使R逆向转动,卡诺机成为致冷机,所需的功W由热机I供给,如图2。2所示:及从低温热源吸热(Ql-W),并放热Ql到高温热源。整个复合机循环一周后,在两机中工作的物质均恢复原态,最后除热源有热量交换外,无其它变化。
从低温热源吸热:
Ql-Q1'
高温热源得到的热:
Ql-Q1'
净的结果是热从低温传到高温而没有发生其它的变化。这违反热力学第二定律的克劳修斯说法。所以最初的假设ηI>ηk不能成立。因此应有
ηI≤ηk
(2。1)
这就证明了卡诺定理。
根据卡诺定理,可以得到如下的推论:“所有工作于同温热源与同温冷源间的可逆机,其热机效率都相等”。可证明如下:假设两个可逆机Rl和R2,在同温热源与同温冷源间工作。若以Rl带动Rl,使其逆转,则由式(2。1)知ηR1≤ηR2
(2。2)
反之,若以R2带动Rl,使其逆转,则有
ηR1≥ηR2
(2。3)
因此,若要同时满足式(2。2)和(2。3),则应有
ηR1=ηR2
(2。4)
由此得知,不论参与卡诺循环的工作物质是什么,只要是可逆机,在两个温度
斯特林制冷循环和逆卡诺循环的区别是什么?哪个效率高?
卡诺循环是两个绝热过程和两个等温过程。
斯特林循环是两个等体过程和两个等温过程。
制冷系数是一样的,都是T2/(T1-T2)。
劳伦兹制冷循环,图上的文字该怎么理解,制冷工质怎么才可以与冷热源温度变化一致,比如在蒸发器里制冷剂
劳伦兹制冷循环,图上的文字该怎么理解,制冷工质怎么才可以与冷热源温度变化一致,比如在蒸发器里制冷剂吸热升温,被冷却物体即冷源放热降温,这不可能一致啊!
1。先说逆卡诺循环。逆卡诺循环的重要条件之一就是制冷剂与冷源和热源之间必须在无温差条件下进行可逆换热过程,然而实际热交换都是在有温差的情况下进行的,否则理论上将要求蒸发器或者冷凝器应具有无限大的传热面积。
2。洛伦兹循环是由两个等熵绝热过程和两个可逆多变过程组成的理想制冷循环。在实际制冷循环中,冷源和放热过程和热源的吸热过程一般都伴随温度的变化,所以就不采用逆卡诺循环(两个定温热源的循环)来作为衡量标准,这是便引出了洛伦兹循环,即在两个变温热源之间进行的理想制冷循环。
3。如变温放热过程2→3,制冷剂在放热时温度的变化与热汇的变化相一致,无传热温差(是指温度的变化相一致,而不是指他们温度都上升或者下降,可以理解为对数平均温度tp=0)。这是洛伦兹理想循环成立的前提条件,2→3即制冷剂沿着与高温热源温度变化相逆的路径进行放热压缩。4→1吸热膨胀理解同上。所以文库中的说法与你的理解不矛盾。
希望能帮到你。
适量两边相互抵消。自然达到一致。
请问卡诺循环为什么可逆?一个循环过后系统对环境做了净功,系统和环境不是没有复原吗?
环境得到了功损失了热,系统得到了热损失了功,此过程不是发生了功热转换,对系统和环境都产生了影响吗?为什么还是可逆循环呢?
卡诺循环是理想化的准静态过程,准静态过程就是说变化的任何一小部分都是可以看成静态过程的。
比如热传递,现实世界的热传递热量都是从高温物体传到低温物体,根据熵的热力学定义,总熵一定增加,但是准静态的热传递是在两个等温物体间进行的,按照熵的热力学定义,总熵不变。
做功也是一样,现实世界的做功必然会导致物体的某一部分有加速度,但是准静态的做功不能使体系的任何一部分产生加速度,系统的任一部分都必须受力平衡,如果是气体做功的话,准静态就要求气体的压强温度均匀分布,这在现实世界是不可能达到的。
总的来说,准静态过程是可逆的(比如等温间的热传递),总熵是不变的。
从理论分析上来说,能够画在PVT图上的变化都是可逆的,因为压强温度分布不均的变化不可能画在PVT图上。
谢谢,您的解释我懂,可是我觉得我上面的分析也有一定道理,请问到底是哪里错了……请指教
你上面的分析只是得出了在卡诺循环中,环境的状态发生了变化这一结论,可是熵也是由某些状态量决定的,状态变化并不是一定要引起熵变。所以你不能说由于某些状态变了就一定不可逆。
热力学系统由某一状态出发,经过某一过程到达另一状态后,如果存在另一过程,它能使系统和外界完全复原,即使系统回到原来状态,同时又完全消除原来过程对外界所产生的一切影响,则原来的过程称为可逆过程。反之,如果无论采用何种办法都不能使系统和外界完全复原,则原来的过程称为不可逆过程。这么说这个解释是不正确的吗?环境的有些状态可以变只要熵为0就可以了??
只要熵还没有变,那就是说可以找到办法让系统恢复原状啊。
如果熵变了,只能是熵增加了,而整个系统的熵是不可能减少的,所以无论如何系统都不可能恢复原状了啊。
所以可逆过程对整个系统来说,其他状态可以变,但是熵不能变。
请问意思是最终结果是环境恢复原状了,只是根据图无法分析出来吗……
只要总熵没变,系统就可以恢复原状,熵增加了,系统就不可能恢复原状了。
对热机来说,可逆热机就是这样,将热机逆向运转,环境不就复原了么。