對(duì)卡諾循環(huán)的一點(diǎn)感想(共3頁(yè))

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1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-----傾情為你奉上 對(duì)卡諾循環(huán)的一點(diǎn)感想 卡諾循環(huán)(Carnot cycle) 是由法國(guó)工程師尼古拉·萊昂納爾·薩迪·卡諾于1824年提出的，以分析熱機(jī)的工作過(guò)程，卡諾循環(huán)包括四個(gè)步驟： 等溫膨脹， 絕熱膨脹，等溫壓縮，絕熱壓縮。即理想氣體從狀態(tài)1（Ｐ1，Ｖ1，Ｔ1）等溫膨脹到狀態(tài)2（Ｐ2，Ｖ2，Ｔ2），再?gòu)臓顟B(tài)2絕熱膨脹到狀態(tài)3（Ｐ3，Ｖ3，Ｔ3），此后，從狀態(tài)3等溫壓縮到狀態(tài)4（Ｐ4，Ｖ4，Ｔ4），最后從狀態(tài)4絕熱壓縮回到狀態(tài)1。這種由兩個(gè)等溫過(guò)程和兩個(gè)絕熱過(guò)程所構(gòu)成的循環(huán)成為卡諾循環(huán)。 卡諾循環(huán)包括四個(gè)過(guò)程：等溫膨脹，在這個(gè)過(guò)程中系統(tǒng)從環(huán)境中吸收熱量；絕熱膨脹，在這

2、個(gè)過(guò)程中系統(tǒng)對(duì)環(huán)境作功； 等溫壓縮，在這個(gè)過(guò)程中系統(tǒng)向環(huán)境中放出熱量； 絕熱壓縮，系統(tǒng)恢復(fù)原來(lái)狀態(tài)，在這個(gè)過(guò)程中系統(tǒng)對(duì)環(huán)境作負(fù)功?？ㄖZ循環(huán)可以想象為是工作與兩個(gè)恒溫?zé)嵩粗g的準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程，其高溫?zé)嵩吹臏囟葹椋?，低溫?zé)嵩吹臏囟葹椋?。這一概念是1824年N.L.S.卡諾在對(duì)熱機(jī)的最大可能效率問(wèn)題作理論研究時(shí)提出的。卡諾假設(shè)工作物質(zhì)只與兩個(gè)恒溫?zé)嵩唇粨Q熱量，沒(méi)有散熱、漏氣、摩擦等損耗。為使過(guò)程是準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程，工作物質(zhì)從高溫?zé)嵩次鼰釕?yīng)是無(wú)溫度差的等溫膨脹過(guò)程，同樣，向低溫?zé)嵩捶艧釕?yīng)是等溫壓縮過(guò)程。因限制只與兩熱源交換熱量，脫離熱源后只能是絕熱過(guò)程。這是一個(gè)理想的過(guò)程，在這個(gè)過(guò)程中，卡諾循環(huán)的效率只與兩

3、個(gè)熱源的熱力學(xué)溫度有關(guān)。計(jì)算式為G=1-Ｔ1/Ｔ2，有此式可見(jiàn)，高溫?zé)嵩吹臏囟龋?愈高，低溫?zé)嵩吹臏囟龋?愈低，則卡諾循環(huán)的效率愈高。因?yàn)椴荒塬@得Ｔ1→∞的高溫?zé)嵩椿颍?=0K（-273℃）的低溫?zé)嵩矗?，卡諾循環(huán)的效率必定小于1。 從《關(guān)于理想氣體卡諾循環(huán)的一點(diǎn)討論》一文中可以看出對(duì)于單原子分子在通常情況下它的定容熱容量是常量，不隨溫度變化。由絕熱方程可得其卡諾循環(huán)效率為G=1-Ｔ1/Ｔ2。而對(duì)于多原子理想氣體，他們的分子之間存在著轉(zhuǎn)動(dòng)，振動(dòng)等量子效應(yīng)，所以他們的熱容量不是常量，而是會(huì)隨著溫度的升高而增大。物理書(shū)上對(duì)于卡諾循環(huán)效率的推導(dǎo)僅對(duì)于單原子氣體成立，而多原子理想氣體的內(nèi)能一般與溫

4、度不成線性關(guān)系，因此卡諾循環(huán)的絕熱方程不再成立。但當(dāng)我們借助溫熵圖來(lái)討論卡諾循環(huán)的效率時(shí)，可以發(fā)現(xiàn)在卡諾循環(huán)的過(guò)程中并未涉及工作物質(zhì)的性質(zhì)。說(shuō)明在各具一定溫度的兩個(gè)恒溫?zé)嵩粗g工作的一切卡諾熱機(jī)及其效率相等，這只決定于兩個(gè)熱源的溫度而與它們的工作物質(zhì)無(wú)關(guān)，即卡諾循環(huán)的效率與理想氣體分子本身的性質(zhì)無(wú)關(guān)。由此可得出結(jié)論，理想氣體的卡諾循環(huán)的效率為G=1-Ｔ1/Ｔ2。由此可見(jiàn)，書(shū)本上的也不盡然是正確的，雖然結(jié)論是對(duì)的，但得到它的過(guò)程卻錯(cuò)了。 卡諾循環(huán)的出現(xiàn)為提高熱機(jī)的效率提供了一條可行的道路。它既從理論上指出了熱變工的最大限度，又為實(shí)際循環(huán)組成和提高效率指出了方向。 專(zhuān)心---專(zhuān)注---專(zhuān)業(yè)