第13章3 循环过程 热二律.ppt

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1、系统经过一系列状态变化过程后，又回到原来的状态的过程叫热力学循环过程.对准静态循环过程，在p-V图上为一条闭合曲线。热力学第一定律：特征：一.循环过程AB13-5循环过程分为:正循环和逆循环.注意:本节中吸热、放热、作功都用绝对值表示.净功大小为闭合曲线面积.热机1热机热机效率高温热源低温热源热机（正循环）AB二.热机和致冷机净吸热吸热放热(取绝对值)>0热机：持续地将热量转变为功的机器.工作物质（工质）：热机中被利用来吸收热量并对外做功的物质.致冷系数致冷机（逆循环）致冷机高温热源低温热源AB2.制冷机净放热放热吸热(取绝对值)冰箱循环示意图1423例11mol氦气经过如图所示的循环过程，其

2、中,求1—2、2—3、3—4、4—1各过程中气体吸收的热量和热机的效率.解由理想气体物态方程得1423卡诺循环是由两个准静态等温过程和两个准静态绝热过程组成.三.卡诺循环低温热源高温热源卡诺热机WABCD1824年法国的年青工程师卡诺提出一个工作在两热源之间的理想循环—卡诺循环.给出了热机效率的理论极限值;他还提出了著名的卡诺定理.WABCD理想气体卡诺循环热机效率的计算A—B等温膨胀B—C绝热膨胀C—D等温压缩D—A绝热压缩卡诺循环A—B等温膨胀吸热C—D等温压缩放热WABCDD—A绝热过程B—C绝热过程卡诺热机效率WABCD卡诺热机效率与工作物质无关，只与两个热源的温度有关，两热源的温差越

3、大，则卡诺循环的效率越高.WABCD高温热源低温热源卡诺致冷机卡诺致冷机（卡诺逆循环）卡诺致冷机致冷系数1开尔文说法：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13-6热力学第二定律卡诺定理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.12WW低温热源高温热源卡诺热机WABCD卡诺循环是循环过程，但需两个热源，且使外界发生变化.虽然卡诺致冷机能把热量从低温物体

4、移至高温物体，但需外界作功且使环境发生变化.2克劳修斯说法：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WABCD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.热力学第二定律的意义1、满足热力学第一定律即能量守恒定律的过程不一定能实现。对热机，效率η＜100%2、与热现象有关的宏观过程具有方向性。例题证明两条绝热线不相交。VP0绝热A绝热BC等温证明：用反证法，假设两条绝热线相交。加一条等温线，必与两绝热线相交，构成一循环。设为正循环

5、，则吸热Q1只在等温过程，无放热Q2=0∴整个循环作功W=Q1，违反热力学第二定律，则两条绝热线不可能相交。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.二.可逆过程与不可逆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

6、象有关的实际宏观过程都是不可逆的.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.以卡诺机为例，有“<”适用不可逆机“=”适用可逆机