热力学第一定律的适用条件 热工学基础 第3版

普通高等教育“十一五”国家级规划教材4.1 热力循环要实现连续作功，必须构成循环定义：热力系统经过一系列变化回到初态，这一系列变化 过程称为热力循环。 分类： 可逆 过程 不可逆 循环 不可逆循环可逆循环普通高等教育“十一五”国家级规划教材热工学基础 第3版? 书名：热工学基础 第3 版 ? 书号：978-7-11150311-8 ? 作者：刘春泽 李国斌 ? 出版社：机械工业出 版社普通高等教育“十一五”国家级规划教材正循环：顺时针方向 p T 212 V 净效应：对外作功1 S 净效应：吸热普通高等教育“十一五”国家级规划教材逆循环：逆时针方向 p T 212 V 净效应：对内作功1 S 净效应：放热普通高等教育“十一五”国家级规划教材热力循环的评价指标正循环：净效应（对外作功，吸热） 动力循环：热效率 T1 Q1 WQ2T2普通高等教育“十一五”国家级规划教材热力循环的评价指标 逆循环：净效应（对内作功，放热）制冷循环：制冷系数T0 Q1 WQ2T2普通高等教育“十一五”国家级规划教材热力循环的评价指标逆循环：净效应（对内作功，放热）制热循环：制热系数 T1Q1 WQ2T0普通高等教育“十一五”国家级规划教材4.2 热力学第二定律的实质及表述一、自然过程的方向性 经验告诉我们，自然界发生的许多过程是有方向性的。

例如： （1）热工转化 焦耳的功转换成热的试验，重物下降，搅动量热 器中的水使水温升高，但不能让水自动冷却而产生动 力把重物举起。即重物下降能使水温升高，但水温降 低不能使重物上升普通高等教育“十一五”国家级规划教材（2）有限温差传热 热可以自发地从高温物体传到低温物体，但却不能自 发地从低温物体传到高温 （3）自由膨胀 气体自发向真空膨胀，但却不能自发压缩，空出一个 空间 （4）混合过程 两种气体可自发地混合，却不可自发地分离普通高等教育“十一五”国家级规划教材二、热力学第二定律的表述 由于人们分析问题的出发点不同，所以“热二”有各 种各样的说法，但无论有多少种不同的说法，它们都反映 了客观事物的一个共同本质，即自然界的一切自发过程有 方向性。热力学第一定律的适用条件普通高等教育“十一五”国家级规划教材克劳修斯说法： 不可能把热从低温物体传到高温物体而不引起其它 变化。 开尔文说法： 不可能从单一热源取热，使之完全变为有用功，而 不引起其它变化。 “克氏”是从传热的角度出发，“开氏”是从功热 转换的角度出发。普通高等教育“十一五”国家级规划教材4.3 卡诺循环与卡诺定理 热功转换的最大效率的求取方法 一、卡诺循环（属可逆循环） 组成： a-b工质从高温热源可逆定温吸热 c-d工质低温冷源可逆定温放热 b-c工质可逆定熵膨胀 d-a工质可逆定熵压缩普通高等教育“十一五”国家级规划教材热源 TT1热源 TT2冷源 T冷源 T普通高等教育“十一五”国家级规划教材卡诺循环的热效率：q2 ?t ? 1 ? q1? t ,cT2 ? 1? T1结论：1、卡诺循环的热效率取决于高温热源和低温冷源的 温度。

2、卡诺循环的热效率总小于1。 3、当T1=T2时，卡诺循环的热效率等于0。 4、卡诺循环的热效率与工质的性质无关。普通高等教育“十一五”国家级规划教材二、逆卡诺循环（属可逆循环）组成：c-b 工质可逆定熵压缩a-d工质可逆定熵膨胀b-a工质向高温热源可逆定温放热d-c工质从低温冷源可逆定温吸热普通高等教育“十一五”国家级规划教材热源 TT1热源 TT2冷源 T冷源 T普通高等教育“十一五”国家级规划教材逆卡诺循环的制冷系数：T2 ?1 ? T1 ? T2T1 ?2 ? T1 ? T2逆卡诺循环的供热系数：1、逆卡诺循环的性能系数取决于高温热源和低温冷 源的温度。普通高等教育“十一五”国家级规划教材2、逆卡诺循环的制冷系数可能小于、等于、大于1。逆卡 诺循环的供热系数大于1。 3、逆卡诺循环的制冷系数通常大于1。4、逆卡诺循环可以用于供热和制冷。热力学第一定律的适用条件供热时叫做热泵。? 2 ? ?1 ? 1普通高等教育“十一五”国家级规划教材三、卡诺定理 卡诺定理表达： 1、所有工作于同温冷源与同温热源之间的一切热机， 以可逆热机的效率为最高。 2、在工作于同温冷源与同温热源之间的一切可逆热机， 其效率均相等。