文档介绍：研究卡诺热机及其效率ResearchontheThermalMachineandItsEfficiency摘要:木文给出了对卡诺热机效率(主要是理想气体和范徳瓦尔斯气体)的详细推导,并对其进行推广,还有对其拓宽与发展,从而使人们对卡诺热机有一个更为全面的认识。Abstract:ThispapernotonlygivesadetailedderivationfortheefficiencyoftheCarnotthermalmachine,・:卡诺循环;效率;拓宽Keywords:Carnotcycle;efficiency;broaden1引言法国军事工程师萨迪•卡诺(,1796—1832)于1824年出版了《关于火的动力的思考》一•书,总结了他早期的研究成果。卡诺以找出热机不完善性的原因作为研究的出发点,阐明从热机屮获得动力的条件就能够改进热机的效率,分析了蒸汽机的基本结构和工作过程,由理想循环入手,以普遍理论的形式,作出关于消耗热而得到机械功的结论。他指出热机必须在高温热源和低温热源Z间工作,“凡是有温度差的地方就能够产牛动力;反之,凡能够消耗这个力的地方就能够形成温度差,就可能破坏热质的平衡。”卡诺根据热质守恒思想和永动机不可能制成的原理,进一步证明了在相同温度的高温热源和相同温度的低温热源之间工作的一切实际热机,其效率都不会大于在同样的热源之间工作的可逆卡诺热机的效率。卡诺由此推断:理想的可逆卡诺热机的效率有一个极大值,这个极大值仅由加热器和冷凝器的温度决定,一切实际热机的效率都低于这个极值。,采用与众不同的方法,对蒸汽机做了简化。他设想,有一特殊的循环过程,在该循环过程屮,系统仅与温度为「、T?的两个热源接触,且该循环由两个可逆等温过程及两个可逆绝热过程组成,我们称此类循环过程为卡诺循环。按照卡诺循环的顺时针方向进行工作的热机称作卡诺热机;反之,按照卡诺循环的逆时针方向进行工作的机械装置称作卡诺制冷机。,且1、2、3、4各点的状态参量分别为(凡入⑺、(他K,久)、(R,人,为)、(凡入TJ,现在来推导该卡诺热机的效对于物质的屋为Vmol的理想气体,由图1知:2-3,4-1为绝热过程,由绝热过程方程,有:£匕了_1二兀%了_1 (8)T,Vj~X^T2Vj~X (9)图1卡诺循环工作原理其屮,了为定压摩尔热容与定体摩尔热容之比7=CpVCVr!a>1,物质一定吋,k为常数。联立(8)(9)得:VJK=VJ\\ (10)分析整个循环过程得:1-2等温膨胀(%>%),系统对外做功,内能不变,从外界吸热(11)vRTXdv/v-vRTAxxV2/内(12)/济二0联立(2)(11)(12)得:Ql—拆+/济二一H\= n%/%〉