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最新化学与耐火材料热力学研究 -郑州四季火耐火

更新时间:2018-07-05作者:阅读:

按热力学第一定律 &不能大于 最多只能等于 按照热力学第二定律 &必须小于 热机的最高效率是多少呢+卡诺设计了一个在高温热源 , 与低温热源 冷库(, 6 之间进行澳门网址循环的理想热机它由两个恒温澳门网址过程和两个绝热澳门网址过程所组成常称为澳门网址卡诺循环 1_*/O(&*.+2&-&((如图 BC所示图 BC3澳门网址卡诺循环1_*/O(&*.+2&-&((设卡诺循环所用的有活塞的气缸中装的工作物质是 /+(理想气体活塞是无重量无摩擦的体系的初态为 相继经过 , 恒温澳门网址膨胀绝热澳门网址膨胀 温度 ,  降至 , 6 (然后在,6 恒温澳门网址压缩再绝热澳门网址压缩 , 6 升至 ,  (过程回到原来状态)完成一个循环这四个过程的热和功计算如下(恒温澳门网址膨胀气缸中的 /+(理想气体从初态 ,    (恒温澳门网址膨胀到状态6,   6  6 (因为在恒温过程中理想气体的内能不变14 最新澳门网址大全7因此 2  澳门网址3  即从高温热源, 吸热 2  体系对外界环境做功 3  为(绝热澳门网址膨胀从状态 6,  6  6 (绝热澳门网址地膨胀到状态C,6  C  C (因为整个绝热过程无热交换 2最新澳门网址大全7所以对外界环境做功只能消耗内能使理想气体温度降至 ,6 3 6 (5146 (5/  , 6 5,  ((/  ,  5, 6 (6(C(恒温澳门网址压缩使气缸与温度为 ,6 的低温热源 冷库(接触在 ,6 恒温澳门网址压缩从状态 C, 6  C  C (变到状态 <,6  <  < (由于恒温下理想气体内能不变所以因 < h C 故 2澳门网址3 C h7即此过程的功 3 C 和热 2 6 均为负值说明是体系得到功同时放热给低温 ,6 热源 冷库(<(绝热澳门网址压缩过程使体系绝热澳门网址压缩外界环境对体系做功从而增加了体系的内能在绝热条件下只能使理想气体温度升高由 ,6 升至 ,  从状态 <, 6  <  < (回到初态 ,     (2澳门网址7所以3 < (514< (5/  ,  5, 6 ((/  , 6 5,  (<(在此循环过程中体系所做总功为因为 6(与 <(过程都可是澳门网址绝热过程将理想气体绝热方程式 澳门网址常数澳门网址  由理想体状态方程式 澳门网址0,可得 ,K 最新澳门网址大全常数分别用于两个绝热过程得此卡诺澳门网址热机的热效率为&( D32总功 D3为图 BC中 6曲线下的面积之和<条曲线所包围的面积 B6BCB<)即式 8(将式 8(与式 (代入上式于是得&( , 5, 6,6C6(由式 BC6(可以得出(当 ,6 澳门网址7d时则 &澳门网址即热机效率为 77i事实上低温热源 冷库(的温度不可能为 7d因此 &只能小于 即从热源 , 吸的热不能完全转变为功6(&只由高温热源与低温冷库的温度 , 与 , 6 所决定, 与 ,6 温度相差愈大则热机效率愈高C(式 BC6(中没有任何代表工作物质特性的常数而只有高温热源与低温冷源温度)说明热机效率 &与采用什么物质做工作物质无关由于在同样的两个高低温热源间工作的热机只有澳门网址热机做的功最大)任何不澳门网址热机所做的功都要小于澳门网址热机所做的功由此得出卡诺定理 *.+22+*(工作于两个温度一定的热源之间的热机以澳门网址热机的热效率为最大即&澳门网址( , 5, 6,B&不澳门网址6CC(* D C *卡诺澳门网址循环及其定理不仅解决了热机工作效率的极限问题更重要的是引入一个与澳门网址和不澳门网址过程互相关联的等号与不等号由于一切自发过程都是不澳门网址的因而上式预示对自发过程找到了一个共同判定的准则((*熵 ((*(熵的导出当体系经澳门网址卡诺循环回到原来状态澳门网址热机的工作效率为任意澳门网址循环如图B<所示任一澳门网址循环 )8+9)可以看作由许多无限小的卡诺澳门网址循环所组合成每一小卡诺澳门网址循环的澳门网址绝热膨胀线又是相邻小卡诺澳门网址循环的澳门网址绝热压缩线方向刚好相反* A C *因此每一根绝热线都被消掉剩下的只有等温线对于每一个无限小的卡诺澳门网址循环来说存在下列关系在极限情况下上式可写为+21,(7 6C<(式中 + 表示闭合曲线的积分 环程积分(即从初态绕曲线一圈又回到初态的积分2右下角 0表示澳门网址过程可以把沿闭合曲线 )8+9)的积分分成沿 )8+和沿 +9)积分之和即

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