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卡諾循環(huán)(工程熱力學(xué)名詞)

卡諾循環(huán)

工程熱力學(xué)名詞
工程熱力學(xué)名詞

卡諾循環(huán)(Carnot cycle) 是只有兩個熱源(兩個熱源需要存在溫度差)的簡單循環(huán)。由于工作物質(zhì)只能與兩個熱源交換熱量,所以可逆的卡諾循環(huán)由兩個等溫過程和兩個絕熱過程組成。[1]

卡諾循環(huán)是由法國工程師尼古拉·萊昂納爾·薩迪·卡諾于1824年提出的,以分析熱機的工作過程,卡諾循環(huán)包括四個步驟:可逆 定溫吸熱, 可逆絕熱膨脹,可逆定溫放熱,可逆絕熱壓縮。即 理想氣體從狀態(tài)1(P1,V1,T1)定溫吸熱到狀態(tài)2(P2,V2,T2),再從狀態(tài)2絕熱膨脹到狀態(tài)3(P3,V3,T3),此后,從狀態(tài)3定溫放熱到狀態(tài)4(P4,V4,T4),最后從狀態(tài)4絕熱壓縮回到狀態(tài)1。這種由兩個可逆定溫過程和兩個可逆絕熱過程所構(gòu)成的循環(huán)稱為卡諾循環(huán)。

中文名卡諾循環(huán)

外文名Carnot cycle

提出者法國工程師尼古拉·萊昂納爾·薩迪·卡諾

提出時間1824年[2]

應(yīng)用學(xué)科工程熱力學(xué)

適用領(lǐng)域范圍熱力學(xué)

簡介

卡諾循環(huán)包括四個步驟:定溫吸熱,在這個過程中系統(tǒng)從高溫?zé)嵩粗形諢崃浚?絕熱膨脹,在這

卡諾循環(huán)個過程中系統(tǒng)對環(huán)境作功,溫度降低; 等溫放熱,在這個過程中系統(tǒng)向環(huán)境中放出熱量,體積壓縮;絕熱壓縮,系統(tǒng)恢復(fù)原來狀態(tài),在等溫壓縮和絕熱壓縮過程中系統(tǒng)對環(huán)境作負(fù)功??ㄖZ循環(huán)可以想象為是工作于兩個恒溫?zé)嵩粗g的 準(zhǔn)靜態(tài)過程,其高溫?zé)嵩吹臏囟葹門1,低溫?zé)嵩?/a>的溫度為T2。這一概念是1824年N.L.S.卡諾在對熱機的最大可能效率問題作理論研究時提出的。卡諾假設(shè)工作物質(zhì)只與兩個恒溫?zé)嵩唇粨Q熱量,沒有散熱、漏氣、摩擦等損耗。為使過程是準(zhǔn)靜態(tài)過程,工作物質(zhì)從高溫?zé)嵩次鼰釕?yīng)是無溫度差的等溫膨脹過程,同樣,向低溫?zé)嵩捶艧釕?yīng)是 等溫壓縮過程。因限制只與兩熱源交換熱量,脫離熱源后只能是 絕熱過程。作卡諾循環(huán)的熱機叫做 卡諾熱機。

通過 熱力學(xué)相關(guān)定理我們可以得出,卡諾循環(huán)的效率ηc=1-T2/T1,由此可以看出,

卡諾循環(huán)卡諾循環(huán)的效率只與兩個熱源的熱力學(xué)溫度有關(guān),如果高溫?zé)嵩吹臏囟萒1愈高,低溫?zé)嵩吹臏囟萒2愈低,則卡諾循環(huán)的效率愈高。因為不能獲得T1→∞的高溫?zé)嵩椿騎2=0K(-273℃)的低溫?zé)嵩?,所以,卡諾循環(huán)的效率必定小于1。

參考資料

  • [1]

    《中國大百科全書》總編委會
  • [2]

    國內(nèi)外對太陽能——土壤源熱泵的研究現(xiàn)狀分析維普期刊服務(wù)平臺(引用日期 2022-03-09)
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