卡诺循环的拓宽与发展

普通物理学（现称大学物理）中所讲的卡诺循环,是理想化的可逆循环,可称为可逆卡诺循环。其循环效率可表示为 ηｃ＝ ｌ— ＴＬ／ ＴＨ式中ηｃ表示可逆卡诺热机效率,ＴＬ、ＴＨ分别表示低温源、高温热源的温度． 但是,任何一台实际热机,都不可能像可逆卡诺热机那样进行理想化的循环,不可能无限缓慢地运行,不可避免地要受到一些不可逆因素的影响,都或多或少存在“不可逆损耗”,因此,实际热机的效率都比理想化的可逆卡诺热机效率低得多．为了贴近实际,有必要探讨不可逆卡诺循环效率、建立有关不可逆循环的理论．基于这种考虑,不…     

内可逆卡诺循环

卡诺定理指出,工作于两个热源之间的一切热机,以可逆机效率为最大.且此效率仅与两个热源的温度有关,而与热机的工作物质无关.其值可表为 ηc=1-TL/TH(1)其中TH,TL分别为高、低温热源的温度. 卡诺定理对于热力学理论的建立、热机的改进和发展,起了重要的作用.但是由它所确定的热机效率界限,对实际热机的指导意义并不很大.原因是要达到这个效率界限时,循环过程必须是可逆的.而要实现可逆的等温传热过程,通常由于热阻的存在,过程必须无限缓慢地进行.因而这样的循环,尽管效率最高,却只能产生零功率.要使机器产生非零的功率,必须使循环在有限…     

任意循环过程的效率和致冷系数

将任意循环过程的效率η和致冷系数ε，分别与工作在它所经历的最高与最低热源温度之间的可逆卡诺循环的效率ηｃ和致冷系数εｃ比较后可知：尽管对致冷机有与卡诺定理相应的结论，但由热机η得到的其他结论，对致冷机ε却不能相应地成立．虽然ηｃ是一切热机η的上限，但εｃ却是可逆致冷机ε的下限，且εｃ既非不可逆致冷机ε的上限，又非它的下限．     

考虑热阻影响后的卡诺循环

卡诺循环是经典热力学中的重要模型，它所给出的循环效率是一切热机效率的最高界限，对今天的热工生产及研究仍有极大的指导意义．     

考虑热阻影响后的卡诺循环

考虑热阻影响后的卡诺循环北方交通大学余守宪湖北工学院廖耀发一引言卡诺循环是经典热力学中的重要模型，它所给出的循环效率是一切热机效率的最高界限，对今天的热工生产及研究仍有极大的指导意义，其形式为Ｖｃ一１一７’；。／Ｔ。（ｉ）或中Ｔ。、’Ｉ’。分别为高、...     

理想斯特林热机循环原理及其效率的计算和实际工作效率的简单讨论

本文首先从热机效率的基本公式出发,阐述理想斯特林热机的工作原理,从中看到斯特林热机独特的工程设计对效率计算的影响,使其效率达到理想卡诺循环效率;其次给出实际斯特林热机工作时的热损耗的来源分析;最后结合有关论文的结论,给出工质为范德瓦耳斯气体时的效率与体积比的关联.     

关于“关于克劳修斯等式证明的再讨论”的讨论

指出"关于克劳修斯等式证明的再讨论"一文论证过程中存在的问题,提出了一种在相邻卡诺循环之间过渡的循环路径,并证明了用若干个卡诺循环逼近任意可逆循环的可行性及其等价性。本文的研究支持主流热学教材中"用若干个完整的卡诺循环去分解任意循环,相邻的两个卡诺循环之间的重叠部分在两次循环中相互抵消"的论证方法。但现行教材的论述过程确实存在过于简略、不够严谨的问题,本文在阐明用卡诺循环分解任意循环的"等效性"内涵的基础上,采用泰勒级数展开及极限理论等高等数学方法,完善了克劳修斯等式的证明过程.     

任意循环过程效率极限证明之我见

本文给出了在任意循环过程效率极限的证明中，为什么可以把任意可逆循环用一系列微小的可逆卡诺循环来代替的一种较为理想的解释方法，并指出了个别教材在证明中所存在的不妥之处。     

热机循环极限效率的图像讨论法

证明了在相同的高温热源和相同的低温热源之间的所有可逆循环中,卡诺循环的效率最大;而采用T-S图和p—V图的方法对此进行讨论,则是一种简明直观的方法．     

能造出功率和效率都高的热机吗?——有限时间热力学的发展与展望

在热力学中,功率和效率是衡量热机性能的两个主要参数。根据经典热力学,可逆热机效率的上限是卡诺效率,但相应的功率为零。这是因为卡诺效率的实现依赖于时间无穷长的准静态假设。因此,如何根据实际需求,在保证热机功率前提下提高热机效率成为热力学一个重要的科学挑战问题。在20世纪上半叶应运而生的有限时间热力学,今天得到了蓬勃发展,为应对这个挑战提供了必要的科学支撑。文章主要介绍有限时间热力学的发展及现状,特别是最近对于有限时间热机功率效率约束关系及其优化问题上的研究。针对有限时间热力学循环功率—效率约束与不可逆性的关系,文章还简介最近作者关于有限时间等温过程中不可逆熵产生的理论和实验研究工作。最后展望未来有限时间热力学及有限系统非平衡物理的可能发展与应用。     

热漏对内可逆卡诺循环性能的影响

本文在内可逆卡诺循环的基础上，进一步讨论热漏对循环的影响。结果表明，考虑热漏很有意义，可使循环的功率－效率特性与实际热机的观测性能相符，并可得到一些更为精确的新结论。     

如何提高热机效率教学问题的探讨

在物理教学中研究如何提高热机效率问题,具有实际意义．1热机效率在生产技术中,需要将热与功之间的转换持续的进行下去,这就需要用到循环过程．能够实现热功转换过程的装置叫热机．热机效率是热机效能的一个重要标誌,即热力学系统从     

热力学第二定律的量化表述及其应用例

尝试对热力学第二定律进行量化表述,通过能量在转移过程中有效能量变化的计算,当消耗的有效能变为无效能时,则用于描述不可逆过程;当有效能与功等量交换时,则用于描述可逆过程,并给出了多过程系统的第二定律计算式;介绍了有效能函数与热力学的三个能函数U、H、F的关系及其微分关系;给出了传热、摩擦、节流、冷热液体混合等7种不可逆过程和等价内可逆卡诺循环热机的有效能消耗。用有效能消耗量与输运热量的比值,定义了不可逆传热过程的有效能消耗系数η_(u,ir);用有效能转化功量与吸热量的比值定义的热机效率叩,发现传热过程的有效能消耗系数和卡诺循环热机的效率有相同的表达式,为η_(u,ir)=η=T_0(1-T_2/T_1)/T_2,不仅与热源高、低温T_1和T_2有关,还与环境温度T_0有关。     

卡诺制冷机的最佳制冷系数与制冷率间的关系

一、引 言 众所周知,可逆卡诺热机的效率为而可逆卡诺制冷机的制冷系数为然而,实际热机的效率或制冷机的制冷系数,都不象理想可逆机那么大,其主要原因是要实现理想的可逆卡诺循环,循环的等温部分必须以无限缓慢的速度进行.否则由于热阻的存在,循环就必须在不可逆导热的情况下进行.而实际热机或制冷机总是在有限时间内完成循环的,它难兔要受到热阻的影响.因此,为了使热力学理论能更好地指导实际热机或制冷机的工作,必须考虑有限时间的热力学问题. 自从Curzon和Ahlborn 发表《最大功率输出时卡诺热机的效率》一文后[1],这个问题引起了人们的…     

也谈任意循环过程的热效率

任意循环（包括可逆或不可逆）过程中热效率的 研究不仅在热学理论中，而且在热机的发展中都具有 重要意义．本文试应用基于热力学第二定律的克劳修 斯等与不等式证明η任≤η卡，即任意循环的热效率 η任不大于可逆卡诺循环的热效率η卡．     

大学物理热学教学的几点释疑

文章针对大学物理热学教学,选取了最概然速率与最概然动能的关系、卡诺循环效率的非近似证明、范氏气体的内能与热容量等3个典型问题进行拓展性延伸讨论与重点释疑。结果表明:最概然速率vp所对应的动能εv(p)不等于最概然动能εp的根本原因在于二者所对应的统计间隔不同;只用热力学第一定律和理想气体状态方程推导出卡诺循环的效率,能有效解决精确结果被近似化的尴尬;范氏气体的定压摩尔热容量不遵从迈耶公式,也不再是一个常数,而是与温度和体积呈现相对复杂的非线性关系。本文对突破热学教学难点,进一步理解热现象的物理本质有很好的开启作用。     

斯特林循环效率的实验模拟与理论分析

本文从实验上验证了斯特林循环的效率与卡诺循环的效率一致。实验结果和理论分析表明,工作物质在等体过程中吸收的热量无须计入循环效率的计算公式,因为斯特林循环中的回热器是在系统内部与工作物质进行热量的交换,对外界没有影响。     

热力学中的循环问题的讨论

通过对热力学中的卡诺循环、三角形路径的循环以及半圆形路径的循环过程的讨论，探索吸热和放热的位置的转换点，从而正确地计算系统做功、效率等．     

在正和负绝对温度之间运转的热力学循环

拉姆齐(Ramsey)在讨论负温热力学的有关问题时,曾指出:迄今还没有一种方法能在正温与负温之间构成一卡诺(Carnot)循环.Schopf进一步在公理热力学的基础上提出了一个更强的陈述,即热力学系统不可能绝热地和可逆地由正温范围变化到负温范围(或者相反).近年来 Tykodi在一篇文章中回顾了能够具有负温的热力学系统的性质后.提出至今还不能在一个正温和负温热库之间构成一卡诺循环,表明还存在着新的热力学原理,并作了一定推测,接着Tremblay.Danidlien和 White等人对有关问题展开了讨论.本文拟对负温热力学系统的特性及正温和负温热库之间运转热…     

从有限热源获得最大功率输出时的循环效率

本文讨论从有限热容量的热源吸热的循环在最大功率输出时的效率.首先考虑单一的卡诺循环(即由两个绝热和两个等温过程组成的循环),其高温热源的热容量有限,而功率输出达极大值的情况,其次考虑这情况下一系列的连续卡诺循环.分别导出了这两种情况下循环的效率。