chapter1热力学基本规律2

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1、第一章热力学基本规律(复习）•热力学系统的平衡状态及其描述•热平衡定律和温度•物态方程•热力学第一定律•热容量和焓•理想气体的绝热过程与多方过程•理想气体的卡诺循环•热力学第二定律•卡诺定理和热力学温标•熵，熵增加原理1课程学习与交流：E-mail：dawukejian2011@126.comPasswd:Tongjilixue2第一章热力学基本规律3第一章热力学基本规律理想气体的绝热过程与多方过程4第一章热力学基本规律5第一章热力学基本规律2．多方过程Pn=0n=1n=∞n=γOV6第一章热力学基本规律两边求导CC/,=γpVCCR

2、−=pV7第一章热力学基本规律8第一章热力学基本规律9第一章热力学基本规律10第一章热力学基本规律11第一章热力学基本规律12第一章热力学基本规律13第一章热力学基本规律14第一章热力学基本规律15第一章热力学基本规律16第一章热力学基本规律热力学第二定律17第一章热力学基本规律§自然过程的方向性ò热力学第一定律指出：一切热力学过程都应满足能量守恒。但满足能量守恒的过程是否一定都能进行？ò热力学第二定律将告诉我们，过程的进行有方向性，满足能量守恒的过程不一定都能进行。ò自然过程（不受外来干预例如孤立体系内部的过程）总伴随着分子混乱程度

3、或无序程度（熵）的增加。18第一章热力学基本规律§自然过程的方向性（一）自然过程总是按一定方向进行的（（11）功热转换）功热转换ò机械能（功）全部转变成内能（热）：会发生ò内能（热）全部转变成机械能（功）：不会发生！单一热源热机（第二类永动机）是不存在的!19（（22）热传导）热传导有限温差的不同物体相接触，热量总是自动地自动地（其唯一效果是）由高温物体传向低温物体。相反过程不会发生。例：用致冷机可把热量由低温物体传向高温物体。但外界必须对工质做功，引起了其它效果。（（33）气体绝热自由膨胀）气体绝热自由膨胀自动发生相反过程，即气体自

4、动压缩的过程不会发生20热力学第二定律热力学第二定律（一）定律的宏观表述（任选一种自然过程的方向性）（1）克劳修斯(Clisuis)表述：热量不能自动地从低温物体传向高温物体。（2）开尔文（Kelvin)表述：其唯一效果是热全部转变成功的过程是不可能发生的。(不存在第二类永动机!)21第一章热力学基本规律(二)、热力学第二定律1.热力学的第二定律的表述•克劳修斯表述Q2ε=W→0ε→∞W热量不可能自动地从低温物体传到高温物体。22第一章热力学基本规律•开尔文表述Q2→→η=1−Q20η100%Q1不可能制成一种循环动作的热机，它只从单

5、一热源吸取热量，并使之完全变成有用的功而不引起其他变化。另一表述：第二类永动机（从单一热源吸热并全部变为功的热机）是不可能实现的。23(三)热机及其效率ò热机至少有两个温度不同的热源，或不存在从单一热源吸热的热机(第二类永动机)从单一热源（T）吸热的循环，若能实现，必由一1等温吸热和一绝热压缩过程构成P等温绝热压缩能T11吸热实现吗?Q12WV24P等温1T绝热压缩不1吸热Q1能实现！2WV对理想气体工质，不满足绝热方程γ－1γ－1γ－1TV＝TV≠TV1112必有温度不是T的第二热源！1后面会看到：对任何工质的热机，上述结论都是成立

6、的。25第一章热力学基本规律高温热源T1高温热源T1Q=W+QQ112WQ=W+QW12QQ22低温热源T低温热源T22两种表述的一致总之热二律的实质是表明一切自发过程都是不可逆的。它是说明热力学过程的方向、条件和限制的。26（四）热力学第二定律的微观意义一切自然过程总沿着分子无序性增大的方向进行ò功热转换机械功（电功）热能有序运动无序运动ò热传导TTTT12动能分布动能分布较有序更无序ò气体自由膨胀位置较有序位置更无序27（五）热力学第二定律只适用于包含大量分子的热力学体系(统计规律)ò对少量气体分子例如4个分子的体系，这4个分子同

7、时进入左半部的几率并不十分小，实际上实际上会发生！会发生！几率＝1/16ò只有对处于平衡态的大量分子（1023）的体系，全部分子同时自动地进入左半部的几率几乎是几率～0零，实际上才不会发生！28§可逆（reversible）过程和卡诺定理（一）可逆过程和不可逆过程ò可逆过程：能反过来从末态回到初态且不在外界留下任何变化的过程。ò过程不可逆的原因：（1）过程中发生摩擦或其它能量耗散，如电流使电阻发热（功－热转换是不可逆的）（2）过程中包含非平衡态到平衡态的过渡这种不可逆过程（例如：有限温差热传导，气体自由膨胀）29只有无摩擦和无其它能量

8、耗散的准静态过程才是可逆过程一切自然过程都是不可逆的（热力学第二定律）可逆过程是理想化的过程。实际可逆过程例（1）气体的无摩擦准静态压缩忽略摩擦，保持压强差为无穷小30第一章热力学基本规律注意：不可逆过程不是不能逆向进行