第6章卡诺定理熵增加原理.ppt

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1、热力学基础第六章《普通物理学》上册1复习1.热力学过程中的功①功的计算在等体变化中：在等压变化中：在等温变化中：2在绝热变化中：②功的图示:功的大小等于P—V图上过程曲线下的面积。1212123在等压变化中：2.热力学过程中的内能变化在等体变化中：在等温变化中：在绝热变化中：43.热力学过程中的热量在等体变化中：在等压变化中：在等温变化中：在绝热变化中：54.热力学过程中的效率:在循环过程中,系统所作净功(总功)与吸收的总热量之比.卡诺热机效率6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WAB

2、CD1824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.7WABCD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8C—D等温压缩放热WABCDD—A绝热过程B—C绝热过程9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，两热源的温差越大，则卡诺循环的效率越高.10WABCD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11图中两卡诺循环吗？讨论12例

3、2一台电冰箱放在室温为的房间里，冰箱储藏柜中的温度维持在.现每天有的热量自房间传入冰箱内,若要维持冰箱内温度不变,外界每天需作多少功,其功率为多少?设在至之间运转的致冷机(冰箱)的致冷系数,是卡诺致冷机致冷系数的55%.解由致冷机致冷系数得房间传入冰箱的热量热平衡时13房间传入冰箱的热量热平衡时保持冰箱在至之间运转,每天需作功功率14一、热力学第二定律的两种宏观表述6-7热力学第二定律的表述卡诺定理1.开尔文表述（Kelvin，1851）不可能从单一热源吸收热量使之完全变为有用功而不产生其它影响。说明：“单一热源”：温度均匀且恒定不变的热源

4、。“其它影响”：指除了由单一热源吸收热量，把所吸收的热量全部用来作功以外的任何其它变化。如理想气体的等温膨胀：从单一热源吸热完全变为功外，但引起了其它变化，即过程结束时，气体的体积膨胀了(“其它影响”)。15开尔文（Kelvin）表述的另一形式①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产生其它影响的一种循环动作的机器。②表述：第二类永动机是不可能制成的。热机效率是不可能达到100%的。在自然界中把热转化为功时，不可避免地把一部分热传递给低温的环境。热机Q2Q1高温热源T1低温热源T2W有人估算将海水降低0.01K，所获得的能量可

5、使全世界的工厂开动几个世纪。单一热源热机16Q2.克劳修斯(Clisuis)表述(1850)3.两种表述的等效性反证法：违反了Kelvin表述也就违反了Clausius表述反过来违反了Clausius表述也就违反了Kelvin表述。借助致冷机，是可以把热量由低温传递到高温，但要以外界作功为代价，也就是引起了其他变化。高温热源T1低温热源T2Clausius表述：热传导的过程是不可逆的。热量不能自动地从低温物体传向高温物体Kelvin表述：功热转换的过程是不可逆的。17如果第二类永动机可造出来1)违反了Kelvin表述也就违反了Clausiu

6、s表述令其推动卡诺致冷机联合机的唯一效果：即从单一热源吸热全部变成有用功而无其它影响热机高温热源（T1）低温热源（T2）Q1Q1+Q2致冷机高温热源（T1）低温热源（T2）Q2WQ2Q2违反了Clausius表述18热机热机2)违反了Clausius表述也就违反了Kelvin表述即热量自动从低温物体传到高温物体高温热源（T1）低温热源（T2）W=Q1-Q2Q1-Q2高温热源（T1）Q1Q2W=Q1-Q2令其推动卡诺热机联合机的唯一效果：Q2Q2违反了Kelvin表述设有一违反Clausius表述的致冷机存在19各种自发过程的不可逆性是相互关

7、联的任何一种不可逆过程的表述，都可作为热力学第二定律的表述！热二律的实质：与热相联系的自然现象中一切自发过程都是不可逆的。功、热转换的不可逆性热传导的不可逆性开氏、克氏表述等效20热一律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?热二律满足能量守恒的过程不一定都能进行!过程的进行还有个方向性的问题。问题:1、热力学过程的方向性二自然过程的不可逆性注意：方向性，指无条件的、自发的、勿须外界干预而进行的方向。21功热转换自由膨胀过程热力学第二定律的任务就是要说明与热相联系的自发过程的方向性。搅拌水作功真空22???

8、君不见黄河之水天上来奔流到海不复回君不见高堂明镜悲白发朝如青丝暮成雪不可逆过程23一个系统由某一状态出发，经过某一过程达到另一状态，如果存在另外一过程，它能使系统和外界完全复原,