熱力學(xué)第二定律講課提綱(已修改)
2025-08-16 18:00 本頁(yè)面
【正文】 1 熱力學(xué)第二定律講課提綱 自然過(guò)程的方向性問(wèn)題 可逆與不可逆過(guò)程 熱力學(xué)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(xué)幾率的引入 玻爾茲曼關(guān)系 熱二定律的統(tǒng)計(jì)意義 ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ 熵概念的泛化 下頁(yè) 2 79 卡諾定理 熱力學(xué)溫標(biāo) 一． 卡諾定理 （ 1）在相同的高溫?zé)?源 和相同的低溫?zé)嵩撮g工作的 一切可逆熱機(jī)其效率都相等，而與工作物質(zhì)無(wú)關(guān)。 （ 2）在相同的高溫?zé)嵩春拖嗤牡蜏責(zé)嵩撮g工作的一切熱機(jī)中，不可逆熱機(jī)的效率不可能大于可逆熱機(jī)的效率。 討論： ①這里的熱源均指溫度均勻的恒溫?zé)嵩矗? ②可逆熱機(jī)必然是作卡諾循環(huán)的可逆卡諾機(jī)。 上頁(yè) 下頁(yè) 3 . 對(duì)任意的一個(gè)熱機(jī)工作循環(huán)過(guò)程，工作物質(zhì)從高溫?zé)嵩矗囟葹?T1）吸收熱量為 Q1，在低溫?zé)嵩矗?T2）放出熱量 Q2，整個(gè)復(fù)合系統(tǒng)包括高溫?zé)嵩础⒌蜏責(zé)嵩春凸ぷ魑镔|(zhì)三部分 .由于高溫?zé)嵩春偷蜏責(zé)嵩吹臏囟确謩e保持不變，經(jīng)過(guò)一個(gè)循環(huán)后工質(zhì)恢復(fù)到原狀態(tài) .那么，在一個(gè)循環(huán)過(guò)程中，高溫?zé)嵩?、低溫?zé)嵩醇肮ぷ魑镔|(zhì)的熵的變化分別為： ）（， 102211 ????????MLH STQSTQS整個(gè)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(jiàn)教材 P374~） 下頁(yè) 上頁(yè) 4 于是有 ）（ 31122 ??TQTQ ?由熱力學(xué)第一定律 WQU ????及熱機(jī)中經(jīng)過(guò)一個(gè)循環(huán)后的工作物質(zhì)內(nèi)能不變 021 ????? WU知，在一個(gè)循環(huán)中熱機(jī)對(duì)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(jī)的效率 cTTTQW ?? ?????1211下頁(yè) 上頁(yè) 5 討論： 上頁(yè) 下頁(yè) ② 由卡諾定理知 任意 (arbitrary)可逆卡諾熱機(jī)的效率都等 于以理想氣體為工質(zhì)的卡諾熱機(jī)的效率 121TT???1212TT ?亦即有 T T2為理想氣體溫標(biāo)定義的溫度． ① 卡諾定理可表達(dá)為 1212 11TTRA ????? ??A代表任意， R代表可逆 “ =” 當(dāng) A為可逆熱機(jī)時(shí)， “ ” 當(dāng) A為不可逆熱機(jī)時(shí)。 6 ③ 卡諾定理的意義 指出了提高熱機(jī)效率的途徑： 使實(shí)際的不可逆機(jī)過(guò)程盡量地接近可逆機(jī)；盡量地提高兩熱源的溫度差， 實(shí)際熱機(jī)中，提高熱機(jī)的效率應(yīng)當(dāng)從提高高溫?zé)嵩吹臏囟戎帧? 上頁(yè) 下頁(yè) 7
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