7-(5) 热力学第二定律 卡诺定律

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1、1开尔文表述：不可能制造出这样一种循环工作的热机，它只使单一热源冷却来做功，而不放出热量给其他物体，或者说不使外界发生任何变化.第二定律的提出1功热转换的条件第一定律无法说明.2热传导的方向性、气体自由膨胀的不可逆性问题第一定律无法说明.一、热力学第二定律的两种表述§7.5热力学第二定律等温膨胀过程是从单一热源吸热作功，而不放出热量给其它物体,但它非循环过程.12AA低温热源高温热源卡诺热机AABCD卡诺循环是循环过程，但需两个热源，且使外界发生变化.永动机的设想图第二类永动机：从单一热源吸收热量全部转化为机械功而不

2、产生其它影响的一种循环动作的机器。开尔文另一表述：第二类永动机是不可能实现的。虽然卡诺致冷机能把热量从低温物体移至高温物体，但需外界作功且使环境发生变化.2克劳修斯表述：不可能把热量从低温物体自动传到高温物体而不引起外界的变化.高温热源低温热源卡诺致冷机AABCD注意1热力学第二定律是大量实验和经验的总结.3热力学第二定律可有多种说法，每一种说法都反映了自然界过程进行的方向性.2热力学第二定律开尔文说法与克劳修斯说法具有等效性.思考：试证P-V图上的两条绝热线不能相交。自然过程的方向二、可逆过程与不可逆过程对于孤立系

3、统，从非平衡态向平衡态过渡是自动进行的，这样的过程叫自然过程。具有确定的方向性。(1)功变热是自动地进行的。功热转换的过程是有方向性的。(2)热量是自动地从高温物体传到低温物体。热传递过程是有方向性的。(3)气体自动地向真空膨胀。气体自由膨胀过程是有方向性的。气体真空Q=0，A=0，△E=0准静态无摩擦过程为可逆过程可逆过程:在系统状态变化过程中,如果逆过程能重复正过程的每一状态,而不引起其他变化,这样的过程叫做可逆过程.可逆过程是理想化的过程。非准静态过程为不可逆过程.不可逆过程：在不引起其他变化的条件下，不能使逆

4、过程重复正过程的每一状态，或者虽能重复但必然会引起其他变化，这样的过程叫做不可逆过程.准静态过程（无限缓慢的过程），且无摩擦力、粘滞力或其他耗散力作功，无能量耗散的过程.可逆过程的条件非自发传热自发传热高温物体低温物体热传导热功转换完全功不完全热自然界一切与热现象有关的实际宏观过程都是不可逆的.它说明了热力学过程的方向、条件和限制。热力学第二定律的实质无序有序自发非均匀、非平衡均匀、平衡自发气体自动地向真空膨胀气体真空非均匀、非平衡均匀、平衡自发1）在相同高温热源和低温热源之间工作的任意工作物质的可逆机都具有相同的效

5、率.三、卡诺定理2）工作在相同的高温热源和低温热源之间的一切不可逆机的效率都不可能大于可逆机的效率.(不可逆机)（可逆机）以卡诺机为例，有