最新热力学新3资料幻灯片.ppt

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1、热力学新3资料效率c=1-(

2、Q2

3、/Q1)=1-(T2/T1)1.对于卡诺循环(是可逆循环)

4、Q2

5、/Q1=T2/T1∵

6、Q2

7、=-Q2(

8、Q2

9、放热;Q2吸热，Q20）-Q2/Q1=T2/T1(Q1/T1)+(Q2/T2)=0说明对于卡诺循环,系统从每个热源吸收的热量与相应热源的温度的比值Qi/Ti(称作热温比,其中i=1,2)之和等于零.22.对于任意可逆循环是否也有“热温比之和”等于零的特点？将任意可逆循环分割成许多小卡诺循环之和。对于第ｉ个小卡诺循环有(Qi1/Ti1)+(Qi2/Ti2)=0(Qi/Ti)

10、=0∮(dQ/T)=0dQ是系统与温度为T的热源接触的无限小过程吸的热。积分是沿整个循环过程进行.(克劳修斯等式)上式说明,对任一系统,沿任意可逆循环过程一周,热温比dQ/T的积分为零.3熵是状态的函数.当系统从一初态变化到一末态时,不管经历了什么过程,也不管这些过程是否可逆,熵的增量总是一定的(只决定于始、末两态）.当给定系统的始、末状态，利用上面的公式求克劳修斯熵增时,可以任选(或说拟定)一个可逆过程来计算。例1。求冰融化过程中的熵增例2。求水在炉子上加热过程中，水的熵增和炉子的熵增三.克劳修斯熵的计算有实际意义的是熵的

11、增量。7例3。一摩尔理想气体从初态ａ(V1,T1)经某过程变到末态ｂ(V2,T2),求熵增。(设Cv、Cp均为常量)。此题未说明过程是否可逆,但是初态,末态已定,熵增就是一个确定值。书上设计了三种可逆过程的作法（自学）。PVab(V2,T2)(V1,T1)可得重要结论：对理想气体，（利用状态方程还可以变化出以T、P;V、P为变量的方程）8例4。用克劳修斯熵公式计算理想气体绝热自由膨胀(孤立系统中进行的自然过程)熵的增量。前面我们曾用玻耳兹曼熵公式计算过这个问题。得到：现在用克劳修斯熵公式来计算：9方法一。设计一个可逆的等温膨胀过程

12、ABdE=0方法二。设计可逆的绝热膨胀过程AC+等容过程CBAC:∵dQ=0等熵过程、熵不变CB:(结果与前同)ABPVC10(结果与前同)在统计物理中可以普遍地证明玻耳兹曼熵和克劳修斯熵是等价的。这里只通过特例说明。11§4.8熵增加原理再举例一.熵增加原理:孤立系统内的自然过程（不可逆）总是沿着熵增加的方向进行S>0S>0或S≥0是热力学第二定律的数学表示。孤立系统中进行的可逆过程一定是可逆绝热过程(等熵过程）S=0所以总起来可以说：孤立系统内的一切过程熵不会减少S≥0（这也叫熵增加原理）12二.熵增加原理举例例1,

13、焦耳实验例2,有限温差热传导以上各例都说明孤立系统中进行的不可逆过程都是使系统的熵增加了.例3,理想气体绝热自由膨胀补例：用熵增加原理说明‘单热源热机是不可能制成的’13补例：用熵增加原理说明《单热源热机是不可能制成的》假设有一单热源热机系统:热机+热源+重物(及其他)热源T1Q1W经过一个循环后:热机:工质复原S1=0热源:重物:整个系统:S3=0(热力学状态未变)违反熵增原理!所以‘单热源热机是不可能制成的’.14低温热源T2Q2热源T1Q1W讨论：如果我们将系统扩大,增加一个低温热源,让热机向低温热源放热Q2,就有可能

14、使S>0.系统:热机+热源+重物(及其他)+低温热源低温热源：15§4.9温熵图(T-Sdiagram）dW=PdV……W=PdV对比dQ=TdS……Q=TdS卡诺循环是怎样的图形?如何从图上看出卡诺循环的效率?如何说明卡诺循环的效率是最高的?TSQab在温熵图上:在热力工程上,常用温熵图.16§4．10熵和与能量退化(degradationofenergy)例：功可以全部变热，而热不可以全部变功摩擦生热W=Q再让热机吸收此热量Q,可做功W’=Qc=WcW例：热量从高温传到低温，温度均衡了，那么单一热源就不能做功了。

15、能量的数量不变，但是能量越来越多地不能用来做功了！这称为能量的退化。这是自然过程的不可逆性的结果，也是熵增加的一个直接结果．17关于热寂说耗散结构简介“宇宙不是孤立系统，不能用热二律”“宇宙是无限的，热二律是在有限范围得出的规律”天体物理学：宇宙在膨胀，自引力系统由于涨落会从密度均匀状态变成团块结构的星体。可以证明，在这过程中（自发地由均匀到不均匀）热力学概率是增加的，熵没有极大值，宇宙不会热寂。18耗散结构简介19耗散结构简介自组织现象开放系统的熵变远离平衡态的分叉现象通过涨落达到有序结束语20热力学第二定律说明了孤立系统中的自

16、然过程有方向性：但是，自然界实际上也存在许多过程:（退化；克劳修斯）有序无序无序有序（进化；达尔文）21一.自组织现象一个系统由无序变为有序的现象称为自组织现象。例。生命过程中的自组织现象蛋白质大分子链由几十种类型的成千上万个氨基酸