热力学基础第3讲——卡诺循环--热力学第二定律.ppt

《热力学基础第3讲——卡诺循环--热力学第二定律.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、热力学基础第3讲——卡诺循环热力学第二定律主要内容卡诺循环热力学第二定律熵、熵增加原理理想气体的典型过程常量过程过程方程系统对外做功系统从外界吸热摩尔热容等体等压等温绝热多方常量常量常量常量循环过程另一部分则向一些低温热源放出部分用来对外做功工质经历一个正循环，从某些高温热源吸收热量正循环和热机效率：热机的循环效率：向一些高温热源放热工质经历一个逆循环，从某些低温热源吸收热量逆循环和制冷系数：对环境做负功定义制冷机的制冷系数：循环过程一、卡诺循环卡诺循环：由两个等温过程和两个绝热过程组成的循环正向卡诺

2、循环的效率:12：34：循环效率T134T212VOpQ1Q223和41卡诺循环的效率只由高温热源和低温热源的温度决定！逆向卡诺循环的制冷系数T134T212VOpQ1Q2以卡诺循环方式工作的制冷机，在某环境下它的制冷系数为30.3，例1：在同样的环境下把它用作热机，则其效率为多少？解：用作制冷机时，工质在低温热源处吸热在高温热源处放热外界做功用作热机时，在高温热源吸热在低温热源放热对外界做功（*）式给出所以二、热力学第二定律1、可逆过程与不可逆过程准静态无摩擦过程为可逆过程可逆过程:AB，

3、系统和外界均发生变化；若BA时，系统和外界均恢复原状，则称AB为可逆过程。非准静态过程为不可逆过程.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AB，系统和外界均发生变化；若BA时，系统和外界不能同时恢复原状，则称AB为不可逆过程。(2)(理想化的)无摩擦的准静态过程是可逆过程。定义：自发过程是自然界自动发生的过程。原因：系统原状态都存在一定的不平衡因素或摩擦等耗散因素，使系统的状态发生变化。结果：系统总是由不平衡趋向平衡。一

4、旦达到平衡态，过程即停止，除非外界环境发生新的变化。结论：(1)一切自发过程都是不可逆过程；自发过程的方向性2、热力学第二定律开尔文表述：不可能从单一热源吸取热量，使之完全变为有用的功而不引起其它任何变化。功变热不可逆。第二类永动机是不可能造成的。不可能使热量从低温物体传向高温物体而不引起其它任何变化。克劳修斯表述：热传导不可逆。2、两种表述的等价性III如开尔文表述不成立系统I从高温热源吸热对系统II做功系统II从低温热源吸热向高温热源放热克劳修斯表述不成立。系统(I+II)从低温热源吸热向高温热源

5、放热而未引起其它任何变化一切与热现象有关的实际自发过程都是不可逆的！3、卡诺定理提高热机效率的途径：(1)减少循环过程的不可逆性；(2)减小在温度为的高温热源和温度为的低温热源之间工作的一切可逆热机，其效率都相等而与工作物质无关，且一切不可逆热机的效率不可能大于三、熵熵增加原理1、克劳修斯等式卡诺定理“=”对应可逆卡诺循环；是高温热源的温度；是低温热源的温度；是系统从高温热源吸收的热量；是系统从低温热源吸收的热量(系统实际上向低温热源放热)；任意的可逆循环，分解成个微小的可逆卡诺循环，则：是第个热源的

6、温度，是系统从第个热源吸收的热量。当时，是温度连续变化的热源的温度，是系统在无限小过程中吸收的热量，则：Clausius等式Clausius不等式对任意的不可逆循环，2、态函数熵状态a、b，任意的可逆过程R、R，构成任意的可逆循环：aRbR´aabRR´即：在可逆过程中，存在一个与系统状态有关的函数，它的增量与路径无关。态函数熵,S熵的增量：熵的全微分：单位：abrR´如果r是不可逆的过程，则或在可逆的微过程中，熵的增量等于系统的热温比；在不可逆微过程中，热温比小于系统熵的增量。3、熵变的计算计算熵

7、变的积分路径必须是可逆过程，若系统经历的过程不可逆，则可在始末状态间设想任意可以过程作为积分路径进行积分。如果系统由几部分组成，那么个部分熵变之和等于系统总的熵变。思考.试求理想气体从状态（p0,V0,T0）到状态（p,V,T）的熵变当系统从一个平衡态经过绝热过程到达另一个平衡态时，系统的熵永不减少；在不可逆绝热过程中熵增加；孤立系统的熵永不减少。4、熵增加原理任意的热力学过程ab：若系统经历的是绝热过程，则熵增加原理：在可逆绝热过程中熵不变；5、热力学第二定律的统计意义1、玻耳兹曼公式设系统所处的

8、宏观状态所包含的微观状态数是则系统的熵bdadA4B0A3B1A2B2A1B3A0B4宏观状态微观状态微观态数abcdabcbcdcdadabdabcabcdacbdadbcbcaccdababcdbcdcdadababcabcd14641有序状态信息量多，无序状态信息量少，熵增加则信息量减少，信息就是负熵。2、热力学第二定律的统计意义孤立系统的自发过程ab：孤立系统的自发过程，总是由包含微观状态少（有序）的状态向包含微观状态多的状态（无序）进行。例2