大学物理(上) 复件 8-3

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1、上节回顾等体过程等压过程等温过程定容摩尔热容定压摩尔热容热容比绝热过程循环过程及循环效率⑴dQ≡0⑵dW＝－dE⑶p、V、T三个量都在变三、卡诺循环与卡诺定理pV0DCBp1Ap2p4p3V1V2卡诺循环是在研究如何提高热机效率的过程中由法国工程师卡诺提出的一种理想循环它由两个等温过程和两个绝热过程组成。如图所示低温热源T2高温热源T1Q1Q2卡诺循环.swf1、卡诺循环的循环效率(已知T1和T2)（1）AB过程，dT=0dE=0等温膨胀（2）CD过程，dT=0dE=0等温压缩因此，卡诺循环的循环效率为两式相除，可得2、卡诺定理⑴在相同高温热源T1和相同低温热源之间工作的一切可逆热机，其效率

2、都等于，与工质无关⑵在相同高温热源T1和相同低温热源之间工作的一切不可逆机，其效率都小于（3）BC绝热膨胀（4）DA绝热压缩卡诺定理的意义：⑴指出了热机效率的极限⑵指出了提高热机效率的途径§8－4热力学第二定律热力学第二定律是在研究如何提高热机效率的过程中总结出来的。如果Q2=0,则η＝100％，这种不违反热力学第一定律的热机称为第二类永动机。……一、热二律的表述1、克劳修斯表述（传热过程）不可能把热量从低温物体传到高温物体而不引起其它变化或者说热量不可能自动地从低温物体传到高温物体2、开尔文表述(功热转化过程)不可能制造一种循环动作的热机，只从一个热源吸收热量，使之完全转变为有用功而不引起

3、其它变化不可能无条件地把热全部转化为功二、自然过程（自发的实际宏观过程）的方向性1、功热转化过程的方向性2、热传导过程的方向性功（宏观的机械能通过作功的方式）自动转化热能如悬挂的单摆、关掉电源的电扇、关闭了油门的汽车自动高温物体传热低温物体3、扩散过程的方向性自动高密度区扩散低密度区4、气体向真空自由膨胀过程的方向性5、人的生长发育过程的方向性自发的实际宏观过程都具有方向性三、可逆过程和不可逆过程1、定义：2、可逆过程和不可逆过程分析举例假定某一系统从初态A经历了一个过程P到达末态B，如果系统能够通过某一逆向过程由B态回到A态，同时，周围的一切都各自恢复原状，则过程P称为可逆过程；如果系统不

4、能回到状态A，或系统尽管了A态，但周围的影响不能完全消除，则过程P便是不可逆过程理想气体准静态过程是可逆过程快速压缩过程是不可逆过程一切自发的实际宏观过程都是不可逆过程4、第二类永动机为何不可能造成？3、热二律不同表述的共同点及意义引入了可逆过程和不可逆过程之后，热力学第二定律的克劳修斯表述和开尔文表述又可以表述为热传导过程是不可逆过程功－热转化过程是不可逆过程由此看到，热二律尽管具有多种不同表述，但都是说明某个实际宏观过程具有不可逆性。从这个意义上讲，任何一个实际宏观过程都可以作为热二律的表述。或者说，热二律的意义就在于指出了一切自发的实际宏观过程都是不可逆过程第二类永动机的核心思想是在不

5、引起任何其它影响的前提下，把吸收的热量全部转化为对外所作的功。而热力学第二定律告诉我们“功－热转化”过程是不可逆过程，其反向过程“热－功转化”，在不产生其它影响的条件下是不可能全部转化的。实际过程是由概率小的宏观态向概率大的宏观态进行。二、热二律的统计意义热二律告诉我们：一切自发的实际宏观过程都是不可逆过程不可逆过程进行的方向：是由包含微观状态数量少的宏观状态向包含微观状态数量多的宏观状态的方向变化由此看到：热二律本质上是一个关于过程进行方向的规律三、热力学概率或者说自然过程是向热力学概率增大的方向进行。宏观态A宏观态B自发实际宏观过程（自然过程）微观态数量少微观态数量多？宏观平衡态＝包含

6、微观状态数量最多的状态用于定量描述过程进行的方向宏观态对应的微观态数，用表示1、熵的微观意义：系统内分子热运动无序程度的量度玻尔兹曼熵系统熵值越大、系统越加无序，越加混乱，平衡态对应的是最无序、最混乱的状态。四、熵定义：克劳修斯熵注意点：2、熵增的宏观涵义是过程的热温比3、熵具有可加性五、熵增加原理分析计算表明，对于可逆过程对于不可逆过程因此由于一切实际宏观过程都是不可逆过程，所以，对于实际宏观过程，始终都有该结论叫做熵增加原理，它表明在孤立系统中所进行的自然过程总是沿着熵增大的方向进行，平衡态对应于熵最大的状态该结果也可以看成是热二律的数学表达式8-3∵两过程的初末态相同，∴内能增量相同

7、（1）（2）题8-3图求：两过程中的功和热量