概括性卡諾循環(huán)是什么 卡諾循環(huán)的基本原理

誰有化工熱力學(xué)名詞解釋，何為卡諾循環(huán)?卡諾定理是什么？卡諾循環(huán)是什么，說明白些？怎樣計(jì)算概括性卡諾循環(huán)的熱效率？什么是卡諾循環(huán)？卡諾循環(huán)效率公式是什么？

本文導(dǎo)航

• 化工熱力學(xué)手冊(cè)
• 卡諾循環(huán)由哪幾個(gè)過程組成
• 卡諾循環(huán)是正循環(huán)還是逆循環(huán)
• 熱力循環(huán)熱效率的計(jì)算公式推導(dǎo)
• 卡諾循環(huán)四個(gè)過程圖解
• 卡諾循環(huán)的基本原理

化工熱力學(xué)手冊(cè)

第一章

1．①熱能動(dòng)力裝置：從燃料燃燒中得到熱能，以及利用熱能所得到動(dòng)力的整套設(shè)備（包括輔助設(shè)備）統(tǒng)稱熱能動(dòng)力裝置

②工質(zhì)：實(shí)現(xiàn)熱能和機(jī)械能相互轉(zhuǎn)化的媒介物質(zhì)叫做工質(zhì)

2．高溫?zé)嵩矗汗べ|(zhì)從中吸取熱能的物系叫做熱源，或稱高溫?zé)嵩?/p>

3．低溫?zé)嵩矗航邮芄べ|(zhì)排出熱能的物系叫冷源，或稱為低溫?zé)嵩?/p>

4．熱力系統(tǒng)：被人為分割出來作為熱力學(xué)分析對(duì)象的有限物質(zhì)系統(tǒng)叫做熱力系統(tǒng)

5．閉口系統(tǒng)（控制質(zhì)量）：一個(gè)熱力系統(tǒng)如果只和外界只有能量交換而無物質(zhì)交換，則該系統(tǒng)稱為閉口系統(tǒng)

6．開口系統(tǒng)（控制體）：如果熱力系統(tǒng)和外界不僅有能量交換而且有物質(zhì)交換，則該系統(tǒng)叫做開口系統(tǒng)

7．絕熱系統(tǒng)：當(dāng)熱力系統(tǒng)和外界間無熱量交換時(shí)，該系統(tǒng)就稱為絕熱系統(tǒng)

8．孤立系統(tǒng)：當(dāng)一個(gè)熱力系統(tǒng)和外界既無能量交換又無物質(zhì)交換時(shí)，則該系統(tǒng)稱為孤立系統(tǒng)

9．表壓力：工質(zhì)的絕對(duì)壓力高于環(huán)境壓力時(shí)，絕對(duì)壓力與環(huán)境壓力之差稱為表壓力

10．真空度：工質(zhì)的絕對(duì)壓力低于環(huán)境壓力時(shí)，環(huán)境壓力與絕對(duì)壓力之差稱為真空度

11．技術(shù)功：機(jī)械能可以全部轉(zhuǎn)變?yōu)榧夹g(shù)上可以利用的功，稱為技術(shù)功。

12．可逆過程：完成某一過程后工質(zhì)可以沿著相同的路徑逆行而回復(fù)到原來的狀態(tài)，并使相互作用所設(shè)計(jì)到的外界也回復(fù)到原來的狀態(tài)，而不留下任何改變，則這一過程成為可逆過程。

13．不可逆過程：完成某一過程后工質(zhì)可以沿著相同的路徑逆行而回復(fù)到原來的狀態(tài)，并使相互作用所設(shè)計(jì)到的外界也回復(fù)到原來的狀態(tài)，而不留下任何改變，若不滿足上述條件則稱為不可逆過程。

14．準(zhǔn)平衡過程：過程進(jìn)行的相對(duì)緩慢，工質(zhì)在平衡被破環(huán)后自動(dòng)恢復(fù)平衡所需的時(shí)間很短，工質(zhì)有足夠的時(shí)間來恢復(fù)平衡，隨時(shí)都不致顯著偏離平衡狀態(tài)，那么這樣的過程就稱為準(zhǔn)平衡過程。它是無限接近于平衡狀態(tài)的過程。

15．平衡狀態(tài)：一個(gè)熱力系統(tǒng)如果不受外界影響的條件下，系統(tǒng)的狀態(tài)能夠始終保持不變，則系統(tǒng)的這種狀態(tài)稱為平衡狀態(tài)。

16．正循環(huán)：工質(zhì)在循環(huán)中消耗機(jī)械能（或其他能量）從高溫?zé)嵩次鼰?，向低溫?zé)嵩捶艧?，獲取凈熱量的過程稱為正循環(huán)。

17．逆循環(huán)：工質(zhì)在循環(huán)中消耗機(jī)械能（或其他能量）把熱量從低溫?zé)嵩磦飨蚋邷責(zé)嵩吹倪^程稱為逆循環(huán)

第二章

1． 熱力學(xué)第一定律：自然界中的一切物質(zhì)都具有能量，能量不可能被創(chuàng)造，也不可能被消滅，但能量可以從一種形態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N形態(tài)，且在能量的轉(zhuǎn)化過程中能量的總量保持不變。

2． 總能（總存儲(chǔ)能）：物體所具有的宏觀運(yùn)動(dòng)速度而具有的動(dòng)能（內(nèi)）和因不同的高度而具有的位能（外能）的總和叫做工質(zhì)的總儲(chǔ)存能，簡(jiǎn)稱總能

3． 推動(dòng)功：工質(zhì)在開口系統(tǒng)中流動(dòng)而傳遞的功稱為推動(dòng)功

4． 流動(dòng)功：系統(tǒng)為維持工質(zhì)流動(dòng)所需的功稱為流動(dòng)功

5． 熱力學(xué)能：分子間的不規(guī)則運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能，分子間的相互作用的內(nèi)位能以及維持分子結(jié)構(gòu)的化學(xué)能和原子核內(nèi)部的原子能，以及電磁場(chǎng)作用下的電磁能等一起構(gòu)成熱力學(xué)能。

6． 膨脹功：工質(zhì)在汽缸中可逆膨脹，推動(dòng)活塞上各種反力所做的功稱為膨脹功

7． 焓：工質(zhì)在流動(dòng)過程中不斷變化過程中的熱力學(xué)能和推動(dòng)功之和稱為焓

8． 穩(wěn)態(tài)穩(wěn)流：當(dāng)流動(dòng)系統(tǒng)中（包括進(jìn)出、口截面上）各點(diǎn)的熱力學(xué)狀態(tài)及流動(dòng)情況（流速、流向）不隨時(shí)間變化時(shí)，稱系統(tǒng)處于穩(wěn)態(tài)穩(wěn)流。

第三章

1． 理想氣體：分子間是彈性的、不具體積的質(zhì)點(diǎn)，分子間相互沒有作用力的氣體稱為理想氣體

2． 定壓比熱容：1kg物質(zhì)在壓力不變的條件下，溫度升高1K所需的熱量稱為定壓比熱容

3． 定容比熱容：1kg物質(zhì)在體積不變的條件下，溫度升高1K所需的熱量稱為定容比熱容

第五章

1． 熱力學(xué)第二定律（克勞修斯說法）：熱不可能自發(fā)地、不付出代價(jià)地從低溫物體傳至高溫物體

2． 熱力學(xué)第二定律（開爾文說法）：不可能制造出從單一熱源吸熱、使之全部轉(zhuǎn)化為功而不留下其他任何變化的熱力發(fā)動(dòng)機(jī)

3． 概況性卡諾循環(huán)：雙熱源間的極限回?zé)嵫h(huán)稱為概括性卡諾循環(huán)

4． 孤立系統(tǒng)的熵增原理：孤立系統(tǒng)中的各種不可逆因素表現(xiàn)為系統(tǒng)的機(jī)械功損失，產(chǎn)生機(jī)械功不可逆地轉(zhuǎn)化為熱的效果，使孤立系統(tǒng)的熵增大。稱為孤立系統(tǒng)的熵增原理。

5． 壓縮因子（壓縮系數(shù)）：實(shí)際氣體偏離理想氣體的程度，稱為壓縮因子或壓縮系數(shù)。（Z值不僅與氣體種類有關(guān)，而且還隨壓力P和溫度T而變化）

第七章

1． 飽和水：不含蒸汽的液態(tài)水也即飽和水

2． 濕飽和蒸汽：蒸氣和水的混合物稱為濕飽和蒸汽

3． 干飽和蒸汽（飽和蒸汽）：水全部變成蒸汽，這個(gè)時(shí)候的蒸汽稱為干飽和蒸汽

4． 過熱蒸汽：對(duì)飽和蒸汽繼續(xù)定壓加熱，蒸汽溫度升高比體積增大，此時(shí)的蒸汽稱為過熱蒸汽

5． 飽和狀態(tài)：液態(tài)水和蒸汽處于動(dòng)態(tài)平衡的狀態(tài)稱為飽和狀態(tài)

6． 飽和溫度：處于飽和狀態(tài)的汽、液的溫度相同稱為飽和溫度。

7． 飽和壓力：處于飽和狀態(tài)的蒸汽的壓力稱為飽和壓力

8． 過冷水：水溫低于飽和溫度時(shí)稱為過冷水或未飽和水

9． 過熱度：溫度超過飽和溫度之值稱為過熱度

10．汽化潛熱：1kg質(zhì)量的某種液相物質(zhì)在汽化過程中所吸收的熱量。簡(jiǎn)稱汽化潛熱。

第八章

1．絕熱滯止過程：氣體在絕熱流動(dòng)過程中，因受到某種物體的阻礙流速降低為零的過程稱為絕熱滯止過程。

2.絕熱節(jié)流：流體在管道內(nèi)流動(dòng)時(shí)，有時(shí)流經(jīng)閥門、孔板等設(shè)備，由于局部阻力，使流體壓力降低，這種現(xiàn)象稱為節(jié)流現(xiàn)象，若在節(jié)流過程中流體與外界沒有熱量交換就稱為絕熱節(jié)流，也簡(jiǎn)稱節(jié)流。

2．馬赫數(shù)：氣體的流速與當(dāng)?shù)芈曀俚谋戎捣Q為馬赫數(shù)

3.噴管

4.擴(kuò)壓器：緊隨透平或壓氣機(jī)葉片之后的通流面積逐漸擴(kuò)大的，使工質(zhì)流速降低以提高工質(zhì)靜壓的通道結(jié)構(gòu)。

3．絕熱效率：

第十三章

1． 濕空氣：含有水蒸氣的空氣

2． 干空氣：完全不含水蒸氣的空氣稱為干空氣

3． 相對(duì)濕度：濕空氣中水蒸氣的分壓力與同一溫度、同樣總壓力的飽和濕空氣中水蒸氣的分壓力比值，稱為相對(duì)濕度。

4． 絕對(duì)濕度：?jiǎn)挝惑w積濕空氣中所含水蒸氣的質(zhì)量

5． 含濕量：1kg干空氣所帶有的水蒸氣的質(zhì)量成為含濕量（又稱比濕度）

6． 飽和濕空氣：干空氣和飽和水蒸氣組成的濕空氣稱為飽和濕空氣

7． 露點(diǎn)：若水蒸氣的含量保持一定，分壓力Pv不變而溫度逐漸降低，狀態(tài)點(diǎn)將沿著定壓冷卻線A-B與飽和蒸汽線相交于B，也達(dá)到了飽和狀態(tài)，繼續(xù)冷卻就會(huì)結(jié)露，B點(diǎn)的溫度稱為露點(diǎn)。

卡諾循環(huán)由哪幾個(gè)過程組成

在19世紀(jì)上半葉，人們從理論上研究如何提高熱機(jī)效率。1824年，法國(guó)青年工程師卡諾，提出了一種理想熱機(jī)。這種熱機(jī)的工質(zhì)只與兩個(gè)恒溫?zé)嵩唇粨Q能量，并且不存在散熱、漏氣和摩擦等因素，稱為卡諾熱機(jī)，其循環(huán)稱為卡諾循環(huán)?？ㄖZ循環(huán)在理論上指出了提高熱機(jī)效率的可靠途徑，并由此奠定了熱力學(xué)第二定律的基礎(chǔ)?！　　　　　?/p>

卡諾循環(huán)由兩個(gè)等溫過程和兩個(gè)絕熱過程組成，

以理想氣體為工作物質(zhì)的可逆卡諾循環(huán)，其熱效率僅取決于高溫及低溫兩個(gè)熱源的溫度。以熱力學(xué)第二定律為基礎(chǔ)，可以將之推廣為適用于任意可逆循環(huán)的普遍結(jié)論，稱為“卡諾定理”?？ㄖZ定理在導(dǎo)出熱力學(xué)第二定律的普遍判據(jù)--狀態(tài)函數(shù) "S"--中具有重要作用。 熱力學(xué)第二定律否定了第二類永動(dòng)機(jī)，效率為1的熱機(jī)是不可能實(shí)現(xiàn)的，那么熱機(jī)的最高效率可以達(dá)到多少呢?從熱力學(xué)第二定律推出的卡諾定理正是解決了這一問題?？ㄖZ認(rèn)為：“所有工作于同溫?zé)嵩磁c同溫冷源之間的熱機(jī)，其效率都不能超過可逆機(jī)” ，這就是卡諾定理。

卡諾循環(huán)是正循環(huán)還是逆循環(huán)

卡諾循環(huán)(Carnot cycle) 是由法國(guó)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(jī)的工作過程，卡諾循環(huán)包括四個(gè)步驟： 等溫膨脹， 絕熱膨脹，等溫壓縮，絕熱壓縮。即理想氣體從狀態(tài)1（Ｐ1，Ｖ1，Ｔ1）等溫膨脹到狀態(tài)2（Ｐ2，Ｖ2，Ｔ2），再?gòu)臓顟B(tài)2絕熱膨脹到狀態(tài)3（Ｐ3，Ｖ3，Ｔ3），此后，從狀態(tài)3等溫壓縮到狀態(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(gè)等溫過程和兩個(gè)絕熱過程所構(gòu)成的循環(huán)成為卡諾循環(huán)。

　　卡諾循環(huán)包括四個(gè)步驟：等溫膨脹，在這個(gè)過程中系統(tǒng)從環(huán)境中吸收熱量； 絕熱膨脹，在這 卡諾循環(huán)ts圖個(gè)過程中系統(tǒng)對(duì)環(huán)境作功； 等溫壓縮，在這個(gè)過程中系統(tǒng)向環(huán)境中放出熱量； 絕熱壓縮，系統(tǒng)恢復(fù)原來狀態(tài)，在這個(gè)過程中系統(tǒng)對(duì)環(huán)境作負(fù)功?？ㄖZ循環(huán)可以想象為是工作與兩個(gè)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)嵩吹臏囟葹門2。這一概念是1824年N.L.S.卡諾在對(duì)熱機(jī)的最大可能效 率問題作理論研究時(shí)提出的?？ㄖZ假設(shè)工作物質(zhì)只與兩個(gè)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(jī)叫做卡諾熱機(jī)[1]。

熱力循環(huán)熱效率的計(jì)算公式推導(dǎo)

卡諾正循環(huán)對(duì)外做功。因?yàn)檎h(huán)時(shí)，氣缸內(nèi)氣體沿溫度較高的等溫線膨脹，而沿溫度較低的等溫線壓縮，因此膨脹時(shí)作用在活塞上的力較大，壓縮時(shí)作用在活塞上的力較小，完成一個(gè)循環(huán)對(duì)外作正功。

卡諾循環(huán)四個(gè)過程圖解

卡諾循環(huán)(Carnot cycle) 是只有兩個(gè)熱源（一個(gè)高溫?zé)嵩礈囟萒1和一個(gè)低溫?zé)嵩礈囟萒2）的簡(jiǎn)單循環(huán)。由于工作物質(zhì)只能與兩個(gè)熱源交換熱量，所以可逆的卡諾循環(huán)由兩個(gè)等溫過程和兩個(gè)絕熱過程組成。

卡諾循環(huán)包括四個(gè)步驟： 等溫吸熱，;絕熱膨脹，等溫放熱，絕熱壓縮。即理想氣體從狀態(tài)1（P1，V1，T1）等溫吸熱到狀態(tài)2（P2，V2，T2），再?gòu)臓顟B(tài)2絕熱膨脹到狀態(tài)3（P3，V3，T3），此后，從狀態(tài)3等溫放熱到狀態(tài)4（P4，V4，T4），最后從狀態(tài)4絕熱壓縮回到狀態(tài)1。

擴(kuò)展資料：

一、卡諾循環(huán)效率一致

可以證明，以任何工作物質(zhì)作卡諾循環(huán)，其效率都一致；還可以證明，所有實(shí)際循環(huán)的效率都低于同樣條件下卡諾循環(huán)的效率，也就是說，如果高溫?zé)嵩春偷蜏責(zé)嵩吹臏囟却_定之后卡諾循環(huán)的效率是在它們之間工作的一切熱機(jī)的最高效率界限。

因此，提高熱機(jī)的效率，應(yīng)努力提高高溫?zé)嵩吹臏囟群徒档偷蜏責(zé)嵩吹臏囟?，低溫?zé)嵩赐ǔＪ侵車h(huán)境，降低環(huán)境的溫度難度大、成本高，是不足取的辦法?，F(xiàn)代熱電廠盡量提高水蒸氣的溫度，使用過熱蒸汽推動(dòng)汽輪機(jī)，正是基于這個(gè)道理。

二、卡諾意義

卡諾的研究具有多方面的意義。他的工作為提高熱機(jī)效率指明了方向；他的結(jié)論已經(jīng)包含了熱力學(xué)第二定律的基本思想，只是熱質(zhì)觀念的阻礙，他未能完全探究到問題的最終答案。由于卡諾英年早逝，他的工作很快被人遺忘。

后來，由于法國(guó)工程師克拉珀瓏（B．P．E．Clapeyron，1799—1864）在1834 年的重新研究和發(fā)展，卡諾的理論才為人們所注意。

克拉珀瓏將卡諾循環(huán)在一種“壓（力）-容（積）圖”上表示出來，并證明卡諾熱機(jī)在一次循環(huán)中所做的功，其數(shù)值恰好等于循環(huán)曲線所圍的面積。克拉珀瓏的工作為卡諾理論的進(jìn)一步發(fā)展創(chuàng)造了條件。

參考資料來源：百度百科-卡諾循環(huán)

卡諾循環(huán)的基本原理

卡諾循環(huán)熱效率公式：ηc=1-T2/T1。

卡諾循環(huán)(Carnot cycle) 是只有兩個(gè)熱源（一個(gè)高溫?zé)嵩礈囟萒1和一個(gè)低溫?zé)嵩礈囟萒2）的簡(jiǎn)單循環(huán)。由于工作物質(zhì)只能與兩個(gè)熱源交換熱量，所以可逆的卡諾循環(huán)由兩個(gè)等溫過程和兩個(gè)絕熱過程組成。

卡諾循環(huán)是由法國(guó)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(jī)的工作過程，卡諾循環(huán)包括四個(gè)步驟： 等溫吸熱，;絕熱膨脹，等溫放熱，絕熱壓縮。

即理想氣體從狀態(tài)1（P1，V1，T1）等溫吸熱到狀態(tài)2（P2，V2，T2），再?gòu)臓顟B(tài)2絕熱膨脹到狀態(tài)3（P3，V3，T3），此后，從狀態(tài)3等溫放熱到狀態(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(gè)等溫過程和兩個(gè)絕熱過程所構(gòu)成的循環(huán)稱為卡諾循環(huán)。