第五章 热力学第二定律(1).ppt

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1、第五章热力学第二定律能量之间数量的关系热力学第一定律能量守恒与转换定律所有满足能量守恒与转换定律的过程是否都能自发进行自发过程自发过程：不需要任何外界作用而自动进行的过程。热量由高温物体传向低温物体摩擦生热水自动地由高处向低处流动电流自动地由高电势流向低电势热量由高温物体传向低温物体热量的基本传导方式：热传导热量的基本传导方式：热对流和热辐射摩擦(碰撞)生热物质扩散气体的扩散及其微观解释工业中的扩散生物体中的逆扩散有势运动大气从高压向低压运动水往低处流电流燃烧自然界中大部分过程均为自发过程，它们都是有方向的。自发过程的方向性功量自发过程是有方向的，正

2、是这一方向决定了正的时间！摩擦生热热量100%经典力学电磁学微观系统中时间反演的对称性以-t代替t，整个方程在形式上保持不变！时间反演对称性表明时间是没有方向的！量子力学可以证明，量子力学方程关于时间也是对称的。宏观现象是由微观运动构成的。量子力学——原子、分子、分子团；经典力学——分子团以外的物体（包括人、宏观物体，直至星系）电磁力学——电磁现象；微观系统时间对称宏观世界时间对称微观系统中时间反演的对称性此结论正确吗？宏观现象的时间不对称性宏观现象的时间不对称性第一推动丛书《时间之箭》宏观现象的时间不对称性时间宏观现象的时间不对称性逝者如此夫,不舍昼

3、夜.——孔丘君不见,黄河之水天下来,奔流到海不复回.君不见,高堂明镜悲白发,朝如青丝暮成雪.——李白花有重开时,人无再少年.——关汉卿热寂热寂理论（Heatdeath）是猜想宇宙终极命运的一种假说。根据热力学第二定律，作为一个“孤立”的系统，宇宙的熵会随着时间的流逝而增加，由有序向无序，当宇宙的熵达到最大值时，宇宙中的其他有效能量已经全数转化为热能，所有物质温度达到热平衡。这种状态称为热寂。关于世界的认知人生也有涯，而知也无涯！——庄子已知未知毕达哥拉斯的观点（现代少数科学家的观点）已知未知现代大多数科学家的观点存在宇宙真相吗？怎么获得真相？在现时代，

4、科学的价值是什么？作为个人，如何抉择？关于科学的意义热力学第二定律的实质对热力学现象来说，能不能找出共同的规律性?能不能找到一个判据?自然界过程的方向性表现在不同的方面热力学第二定律热力学第二定律不可能将热从低温物体传至高温物体而不引起其它变化。——克劳修斯描述不可能从单一热源取热，并使之完全转变为有用功而不产生其它影响。——麦克斯韦，开尔文描述热力学第二定律指出了能量转换的方向！§5-1热力学第二律的表述与实质热功转换传热热二律的表述有60-70种1851年开尔文－普朗克表述热功转换的角度1850年克劳修斯表述热量传递的角度火力发电装置锅炉汽轮机发电

5、机给水泵凝汽器过热器热量部分转换为功，部分传向冷源开尔文－普朗克表述不可能从单一热源取热，并使之完全转变为有用功而不产生其它影响。热机不可能将从热源吸收的热量全部转变为有用功，而必须将某一部分传给冷源。理想气体T过程q=w冷热源:容量无限大，取、放热其温度不变理想气体T过程q=wTspv12热机：连续作功构成循环12有吸热，有放热但违反了热力学第二定律热力学第二律与第二类永动机第二类永动机：设想的从单一热源取热并使之完全变为功的热机。这类永动机并不违反热力学第一定律第二类永动机是不可能制造成功的环境是个大热源第二类永动机???如果三峡水电站用降温法发电

6、，使水温降低5C，发电能力可提高11.7倍。设水位差为180米重力势能转化为电能：mkg水降低5C放热：第二类永动机???单热源热机水面制冷系统耗功水发电机蒸汽克劳修斯表述不可能将热从低温物体传至高温物体而不引起其它变化。热量不可能自发地、不付代价地从低温物体传至高温物体。空调,制冷代价：耗功制冷空调装置热量从冷源传向热源两种表述的关系开尔文－普朗克表述完全等效!!!克劳修斯表述：违反一种表述,必违反另一种表述!!!证明1、违反开尔文表述导致违反克劳修斯表述Q1’=WA+Q2’反证法：假定违反开尔文表述热机A从单热源吸热全部作功Q1=WA用热机A带

7、动可逆制冷机B取绝对值Q1’-Q2’=WA=Q1Q1’-Q1=Q2’违反克劳修斯表述T1热源AB冷源T2

8、？???热一律与热二律t>100％不可能热二律否定第二类永动机t=100％不可能§5-2可