卡诺循环的四个过程是什么?

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霓脦那些
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2022-01-31 · 致力于成为全知道最会答题的人
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1、等温膨胀。

热量(作为一种能量)从恒温T H的高温储层可逆地传递到温度无限小于T H的气体(以允许热量传递到气体而不实际改变气体温度,因此等温热添加或吸收)。

气体与高温储层热接触,气体被允许(以某种方式)膨胀,通过气体向上推动活塞对周围环境做功

尽管压力从点 1 下降到点 2,但在此过程中气体的温度不会发生变化,因为从高温储层传递到气体的热量恰好被气体用于对周围环境做功,所以没有气体内能变化(理想气体没有气体温度变化)。

2、气体的等熵(可逆绝热)膨胀(等熵功输出)。

对于该步骤(图 1 中的 2 到 3,图 2中的B 到 C),发动机中的气体与热储器和冷储器均隔热,因此它们既不会获得热量,也不会失去热量,这是一个“绝热”过程。

气体随着压力的降低继续膨胀,对周围环境做功(提升活塞;第 2 阶段图,右图),并损失与所做功相等的内能。没有热量输入的气体膨胀导致气体冷却到“冷”温度(通过失去其内部能量),该温度远高于冷储层温度T C。

3、等温压缩。

热量在恒定温度T C下可逆地传递到低温储层(等温散热)。

在这个步骤中(图 1上的 3 到 4,图2上的 C 到 D ),发动机中的气体在温度T C下与冷库热接触,并且气体温度无限地高于该温度(以允许热量从气体转移到冷库而不实际改变气体温度)。周围环境确实对气体起作用,将活塞向下推(第 3 阶段图,右)。

4、等熵压缩。

发动机中的气体与冷热储层隔热,并且假设发动机是无摩擦的并且该过程足够慢,因此是可逆的。

卡诺定理

在两个储热器之间运行的发动机不会比在这些相同储热器之间运行的卡诺发动机更有效。因此,等式3给出了使用相应温度的任何发动机可能的最大效率。

卡诺定理的一个推论是:所有在相同储热器之间运行的可逆发动机都是同样有效的。重新排列等式的右侧给出了可能更容易理解的等式形式,即热机的理论最大效率等于冷热储层之间的温差除以热储层的绝对温度

看看这个公式,一个有趣的事实变得显而易见:降低冷水库的温度对热机的最高效率的影响比将热水库的温度提高相同的量更大。在现实世界中,这可能很难实现,因为冷水库通常是现有的环境温度。

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