【大学物理】热力学：循环过程、卡诺循环

一、循环过程

1. 

把热能转化为功的过程需要物质系统来完成，这样的物质系统称为工作物质，简称工质。

2. 

在实际应用中，要求工质不断地把吸收的热量转变为功，完成这种过程的装置叫做热机。

3. 

系统经过一系列状态过程后，又回到原来状态的过程叫做热力学循环过程，简称循环。

4. 

准静态的循环过程，在p-V图上可用一条闭合曲线来表示，如图所示。

5. 

整个循环过程中，系统对外做的净功大小等于闭合曲线包围的面积。

6. 

按照循环进行的方向，可将其分为两类：如果循环沿顺时针方向进行，则循环中系统对外做正功，这样的循环称为正循环；反之，若循环沿逆时针方向进行，则循环中系统对外做负功，这样的循环称为逆循环。

7. 

在逆循环中，外界对系统做功，系统从低温热源吸热而向外界放热，系统作逆循环的机器叫做制冷机，系统作正循环的机器叫热机。

8. 

因为内能是系统状态的单值函数，所以系统经历一个循环过程后，它的内能没有改变，即ΔE=0，这是循环过程的重要特征。

9. 

把热机的工作物质在一次正循环中对外所做的功A与它从外界吸收的热量Q1的比值定义为热机效率（循环效率），用η表示为η=A/Q1=1-Q2/Q1

10.热机效率的表达式表明，当循环过程中工作物质吸收的热量相同时，对外做功愈多，热机效率愈高。

11.热机的效率永远小于1.

12.把一次逆循环中工质从低温热源中吸取的热量Q2与外界对工作物质做的功A的比值，定义为循环的制冷系数，用ω来表示，即ω=Q2/A=Q2/（Q1-Q2）.

13.循环的制冷系数表达式表明，当外界消耗的功相同时，工质从低温热源中吸取的热量愈多，制冷系数愈大。

二、卡诺循环

1. 

卡诺热机的循环过程称为卡诺循环。

2. 

卡诺循环是指在两个温度恒定的热源（一个高温热源，一个低温热源）之间工作的准静态循环过程。

3. 

由卡诺循环构成的热机或制冷机称为卡诺机。

4. 

卡诺循环的效率η=1-T2/T1.

5. 

理想气体准静态过程的卡诺循环效率只由两个热源的温度决定。

6. 

提高热机效率的方法有：一、提高高温热源的温度；二、降低低温热源的温度。但第二种方法只有理论上的意义，因为实际上要降低冷却器的温度既困难又不经济。

7. 

如果卡诺循环逆向进行，就构成了卡诺制冷机。

8. 

卡诺制冷系数e=Q2/A=Q2/(Q1-Q2)=

T2/(T1-T2)。

9. 

在一般的制冷机中，高温热源就是大气环境的温度，所以卡诺制冷机的制冷系数e取决于希望达到的制冷温度T2.