熱力學第二定律講課提綱(已修改)
2025-08-16 18:00 本頁面
【正文】 1 熱力學第二定律講課提綱 自然過程的方向性問題 可逆與不可逆過程 熱力學第二定律的表述 （宏觀描述） （微觀描述） 熵函數(shù)的引入 熵增原理 熱力學幾率的引入 玻爾茲曼關(guān)系 熱二定律的統(tǒng)計意義 ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ 熵概念的泛化 下頁 2 79 卡諾定理 熱力學溫標 一． 卡諾定理 （ 1）在相同的高溫熱 源 和相同的低溫熱源間工作的 一切可逆熱機其效率都相等，而與工作物質(zhì)無關(guān)。 （ 2）在相同的高溫熱源和相同的低溫熱源間工作的一切熱機中，不可逆熱機的效率不可能大于可逆熱機的效率。 討論： ①這里的熱源均指溫度均勻的恒溫熱源； ②可逆熱機必然是作卡諾循環(huán)的可逆卡諾機。 上頁 下頁 3 . 對任意的一個熱機工作循環(huán)過程，工作物質(zhì)從高溫熱源（溫度為 T1）吸收熱量為 Q1，在低溫熱源（ T2）放出熱量 Q2，整個復(fù)合系統(tǒng)包括高溫熱源、低溫熱源和工作物質(zhì)三部分 .由于高溫熱源和低溫熱源的溫度分別保持不變，經(jīng)過一個循環(huán)后工質(zhì)恢復(fù)到原狀態(tài) .那么，在一個循環(huán)過程中，高溫熱源、低溫熱源及工作物質(zhì)的熵的變化分別為： ）（， 102211 ????????MLH STQSTQS整個復(fù)合系統(tǒng)為一封閉的孤立系統(tǒng)，由熵增原理知， ）（ 202211 ????????????TQTQSSSSMLH（見教材 P374~） 下頁 上頁 4 于是有 ）（ 31122 ??TQTQ ?由熱力學第一定律 WQU ????及熱機中經(jīng)過一個循環(huán)后的工作物質(zhì)內(nèi)能不變 021 ????? WU知，在一個循環(huán)中熱機對外作功為 21 WW ?????于是 W ???12 代入（ 3）式，有 1121TQTWQ ??? 解之得 1121 QTTTW ）（ ???所以熱機的效率 cTTTQW ?? ?????1211下頁 上頁 5 討論： 上頁 下頁 ② 由卡諾定理知 任意 (arbitrary)可逆卡諾熱機的效率都等 于以理想氣體為工質(zhì)的卡諾熱機的效率 121TT???1212TT ?亦即有 T T2為理想氣體溫標定義的溫度． ① 卡諾定理可表達為 1212 11TTRA ????? ??A代表任意， R代表可逆 “ =” 當 A為可逆熱機時， “ ” 當 A為不可逆熱機時。 6 ③ 卡諾定理的意義 指出了提高熱機效率的途徑： 使實際的不可逆機過程盡量地接近可逆機；盡量地提高兩熱源的溫度差， 實際熱機中，提高熱機的效率應(yīng)當從提高高溫熱源的溫度著手。 上頁 下頁 7
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