热机

熱ねつ機き，或ある稱しょう熱ねつ引擎（英語えいご：heat engine），是能これよし够将热源提供ていきょう的てき一いち部分ぶぶん熱量ねつりょう转化成かせい为对外がい输出的てき机つくえ械能之これ机つくえ器き。热机对外输出的てき机つくえ械能称しょう为「输出功こう」。热机的てき工作こうさく模も式しき一般可以简化为热力学がく循环的てき模型もけい，热机的てき种类也按背せ后きさき不同ふどう的てき热学模型もけい命名めいめい，比ひ如卡诺热机、迪すすむ塞ふさが尔热机つくえ等ひとし等ひとし。此外，按照热源或ある工作こうさく特性とくせい，也各自かくじ有ゆう约定成なり俗ぞく的てき名称めいしょう，如柴しば油ゆ机つくえ、汽油机つくえ、蒸ふけ汽机等ひとし等ひとし。热机可か以是开放系けい统，也可以是封ふう闭系统。热源可か以是使用しよう煤すす的てき蒸ふけ汽炉，汽车发动机つくえ的てき燃もえ烧室，也可以是太ふとし阳能的てき蒸ふけ汽炉、地ち热和わ核かく反はん应堆うずたか。热机分ぶん为内燃ないねん机つくえ和わ外そと燃もえ机つくえ两种。

在ざい工程こうてい学がく和わ热力学がく中なか，热机被ひ简化为一个由高温こうおん热源T_H，工作こうさく系けい统和わ低温ていおん热源T_C（可か以看作さく多た余能よのう量的りょうてき排はい放ひ处）构成的てき循环。热量由よし高温こうおん热源传递到工作こうさく系けい统中，一部分通过做功转化为机械能，另一部分传到低温热源。在ざい热源和わ工作こうさく系けい统之间用来らい进行能のう量りょう传递和わ转化的てき媒介ばいかい叫さけべ做工作こうさく物ぶつ质。

效率こうりつ[编辑]

人ひと们一方面利用已经有的热能，或ある者もの燃もえ烧燃料ねんりょう来らい创造热能给热力りょく发动机つくえ，而另一方面却在浪费很多的热能，比ひ如很多た电厂不ふ得とく不ふ利用りよう大だい量的りょうてき水すい来らい冷却れいきゃく。法ほう国こく工程こうてい师尼あま古こ拉ひしげ·卡诺在ざい1824年ねん的てき研究けんきゅう推出了りょう卡诺定理ていり。这个定理ていり表示ひょうじ即そく使し是ぜ一个理想热机，它利用りよう热能转化成かせい机つくえ械能的てき效率こうりつ也低于100%。这个公式こうしき是ぜ：

效率こうりつ = 有用ゆうよう功いさお/注入ちゅうにゅう系けい统中的てき能のう量りょう
$\eta ={\frac {|W|}{|Q_{hot}|}}$

對たい所有しょゆう熱ねつ機き

对一个卡諾熱ねつ機き来らい说，这个公式こうしき变为：

$\eta ={\frac {|Q_{hot}|-|Q_{cold}|}{|Q_{hot}|}}$

在ざい这里， $Q_{hot}$ 是ぜ高温こうおん热源给工作こうさく系けい统的热量， $Q_{cold}$ 是ぜ低温ていおん热源给工作こうさく系けい统的热量（是ぜ负值）。
熵變化へんか量りょう $\delta S=\delta S_{hot}+\delta S_{cold}={\frac {|Q_{hot}|}{T_{hot}}}-{\frac {|Q_{cold}|}{T_{cold}}}$

$\delta$ 表示ひょうじ變化へんか量りょう

卡諾熱ねつ機き中之なかの $p-V$ 圖上ずじょう之の點てん，最後さいご會かい回かい到いた原げん來き的てき點てん，所以ゆえん

$\delta S=0$

代入だいにゅう熵變化へんか量りょう式子のりこ
${\frac {|Q_{hot}|}{T_{hot}}}={\frac {|Q_{cold}|}{T_{cold}}}$
$\eta _{C}={\frac {|Q_{hot}|-|Q_{cold}|}{|Q_{hot}|}}=1-{\frac {|Q_{cold}|}{|Q_{hot}|}}$

將はた上うえ式しき代入だいにゅう上上じょうじょう式しき

$\eta _{C}=1-{\frac {T_{cold}}{T_{hot}}}$

只ただ適用てきよう於卡諾熱ねつ機き

根ね据すえ卡诺提出ていしゅつ的てき定理ていり：

${\frac {Q_{hot}}{Q_{cold}}}\leq {\frac {T_{hot}}{T_{cold}}}$

在ざい这里， $T_{hot}$ 和わ $T_{cold}$ 是ぜ温度おんど以卡尔文为单位い，等号とうごう仅当热机循环是ぜ可逆かぎゃく的てき时候成立せいりつ。

从而我わが们可以得出で：

$\eta \leq {\frac {T_{hot}-T_{cold}}{T_{hot}}}$ ^[1]

从这个公式こうしき我わが们可以看出で，要よう得え到いた100%的てき效率こうりつ，低温ていおん热源需要じゅよう在ざい绝对零れい度ど下した，或ある者もの高温こうおん热源温度おんど无限大だい。

熱ねつ機き的てき熱ねつ力りょく過程かてい[编辑]


循環じゅんかん	過程かてい：點てん1-點てん2 (壓縮あっしゅく)	過程かてい：點てん2-點てん3 (加熱かねつ)	過程かてい：點てん3-點てん4 (膨脹ぼうちょう)	過程かてい：點てん4-點てん1 (冷ひや卻)	Notes
通常つうじょう與あずか外そと燃もえ機き相關そうかん的てき循環じゅんかん
布ぬの雷かみなり顿循环	絕ぜっ熱ねつ	等とう壓あつ	絕ぜっ熱ねつ	等とう壓あつ	布ぬの雷かみなり顿循环的逆ぎゃく过程
卡诺循环	等とう熵	等溫とうおん	等とう熵	等溫とうおん
Ericsson循环（英えい语：Ericsson cycle）	等溫とうおん	等とう壓あつ	等溫とうおん	等とう壓あつ	從したがえ1853年ねん開始かいし稱しょう為ため「第だい二にEricsson循環じゅんかん」
郎ろう肯循环	絕ぜっ熱ねつ	等とう壓あつ	絕ぜっ熱ねつ	等とう壓あつ	蒸ふけ汽机
Scuderi循环（英えい语：Scuderi cycle）	絕ぜっ熱ねつ	變壓へんあつ變容へんよう	絕ぜっ熱ねつ	等とう容よう
斯特林りん循环（英えい语：Stirling cycle）	等溫とうおん	等とう容よう	等溫とうおん	等とう容よう
Stoddard循环（英えい语：Stoddard cycle）	絕ぜっ熱ねつ	等とう壓あつ	絕ぜっ熱ねつ	等とう壓あつ
通常つうじょう與あずか内燃ないねん機き相關そうかん的てき循環じゅんかん
布ぬの雷かみなり顿循环	絕ぜっ熱ねつ	等とう壓あつ	絕ぜっ熱ねつ	等とう壓あつ	喷气发动机つくえ從したがえ1833年ねん開始かいし，該循環じゅんかん的てき外がい燃もえ機き版本はんぽん稱しょう為ため「第だい一いちEricsson循環じゅんかん」
狄塞尔循环	絕ぜっ熱ねつ	等とう壓あつ	絕ぜっ熱ねつ	等とう容よう	柴しば油ゆ引擎
Lenoir循环（英えい语：Lenoir cycle）	等とう壓あつ	等とう容よう	絕ぜっ熱ねつ		脉冲喷气式しき发动机つくえ過程かてい1-2完成かんせい壓縮あっしゅく和わ加熱かねつ兩個りゃんこ過程かてい
奥おく托たく循环	絕ぜっ熱ねつ	等とう容よう	絕ぜっ熱ねつ	等とう容よう	汽油引擎

参考さんこう文献ぶんけん[编辑]

^ 参考さんこう

Robert A. Ristinen/ Jack J. Kranshaar Energy and the Environment:2nd Edition.（John Wiley & Sons, Inc; 2006）

參まいり見み[编辑]

[1] 参考さんこう

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