不可能把热从低温物体传到高温物体,而不引起其它变化.ppt

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1、不可能把热从低温物体传到高温物体，而不引起其它变化物理化学电子教案—第三章2021/7/25第三章热力学第二定律§3.1卡诺循环§3.2热力学第二定律§3.3熵，熵增原理§3.4单纯pVT变化过程熵变的计算§3.5相变过程熵变的计算2021/7/25第三章热力学第二定律§3.9克拉佩龙方程§3.10吉布斯—亥姆霍兹方程和麦克斯韦关系式§3.8热力学基本方程§3.6热力学第三定律和化学变化过程的熵变§3.7亥姆霍兹函数和吉布斯函数2021/7/25§3.1卡诺循环（Carnotcycle）1.热机2.热机效率3.卡诺循环4.卡诺循环的热力学分析5.卡诺循环的

2、结论2021/7/251.热机热功转化的限制条件最早由研究蒸汽机的热机效率提出的。所谓热机就是利用工质(即工作物质，如汽缸中的气体)从高温(T1)热源吸热(Q1)对环境做功-W，然后向低温(T2)热源放热(-Q2)复原，如此循环操作，不断将热转化为功的机器。蒸汽机就是一种典型的热机。高温热源T1Q1-Q2-W低温热源T22021/7/252.热机效率(efficiencyoftheengine)热机在一次循环中对环境所作的功-W与其从高温热源所吸收的热Q1之比值，称为热机效率,或称为热机转换系数，用η表示。即：∵系统对环境做功为负，效率为正∴加负号热机效率

3、到底有多大呢？能达到1吗？高温热源T1Q1-Q2W低温热源T22021/7/253.卡诺循环（Carnotcycle）1824年，法国工程师N.L.S.Carnot(1796~1832)以理想气体为工质，设计出由四个可逆步骤构成的理想循环的热机，该热机的循环过程就是著名的卡诺循环，卡诺机的效率就是卡诺效率。卡诺循环的四个步骤为：⑴恒温可逆膨胀；⑵绝热可逆膨胀；⑶恒温可逆压缩；⑷绝热可逆压缩。2021/7/254.卡诺循环的热力学分析过程1：恒温(T1)可逆膨胀由到所作功如AB曲线下的面积所示。此过程ΔU1=0，系统从高温热源（T1）吸热Q1，对外做功为W1

4、。2021/7/254.卡诺循环的热力学分析过程2：绝热可逆膨胀—所作功如BC曲线下的面积所示。此过程Q’=0，系统对外做功为W’，代价是系统温度由T1降至T2。2021/7/254.卡诺循环的热力学分析过程3：恒温(T2)可逆压缩由到环境对体系所作功如DC曲线下的面积所示此过程ΔU2=0，系统被压缩得功W2，对外放热-Q22021/7/254.卡诺循环的热力学分析环境对体系所作的功如DA曲线下的面积所示。过程4：绝热可逆压缩由到(D→A)此过程Q’’=0，系统被压缩得功W”，此功全部转化为系统热力学能，使系统温度升到T1，系统恢复原来状态。2021/7/

5、254.卡诺循环的热力学分析经卡诺循环后系统复原，净余的变化是高温热源放热-Q1，低温热源吸热-Q2，同时系统对外做功W(即ABCD曲线所围面积)。则卡诺效率为：η=－W/Q12021/7/254.卡诺循环的热力学分析相除得根据绝热可逆过程方程式过程2：过程4：所以2021/7/254.卡诺循环的热力学分析又由热一律：则整理得：卡诺循环的热温商之和等于零2021/7/255.卡诺循环的结论由卡诺循环我们可得到以下结论：①卡诺循环中，可逆热温商之和等于零；②卡诺机是工作于T1、T2两热源间的可逆机，其卡诺效率最高，η某≤η可；③卡诺效率只与T1、T2有关，与

6、工质无关（因无其它特性参数），当Q1与T2一定时，T1越高，温差越大，所转化的功越多，即T1温度越高，热的品位越高；2021/7/255.卡诺循环的结论④卡诺循环为可逆循环，当所有四步都逆向进行时，W、Q只改变符号不改变数值，因此若把卡诺循环倒开，则环境对系统做功，系统会从低温热源吸热向高温热源放热，这就是冷冻机的工作原理。式中W表示环境对体系所作的功。将所吸的热与所作的功之比值称为冷冻系数，用表示。2021/7/25§3.2热力学第二定律（TheSecondLawofThermodynamics）1.自发过程及其共同特征2.热力学第二定律2021/7/2

7、51自发过程及其共同特征1自发过程及其共同特征即无需依靠外来作用就可以发生的过程，或者说，自发过程是指不需要消耗环境作的功就能发生的变化。自发过程是指在自然条件下能够发生的过程。实践告诉我们，自然界一切自发过程都有确定的方向和限度。2021/7/251自发过程及其共同特征过程方向限度水流高水位→低水位水位相等电流高电势→低电势电势相等热传递高温→低温温度相等扩散高浓度→低浓度浓度相等可以看出，自发过程的限度是该条件下的系统的平衡态，自发过程的方向总是单向地向着平衡态进行，不能自动逆转。即一切自发过程都是不可逆过程。常见自发过程的方向与限度2021/7/25

8、1自发过程及其共同特征若让任何一个自发过程的逆过程进行，则环境必须