【正文】 J 5?例題 一氣缸內(nèi)盛有 1mol 溫度為 27186。 （注意單位，并注意應(yīng)用狀態(tài)方程，過程方程） 熱機發(fā)展簡介 1698年薩維利和 1705年紐可門先后發(fā)明了 蒸汽機。 循環(huán)過程 卡諾循環(huán) 循環(huán)過程 熱 機 ——熱 → 功的裝置。 系統(tǒng)經(jīng)歷一個循環(huán)之后 ， 內(nèi)能不改變 。 12 0Q Q A? ? ?逆循環(huán)：過程曲線沿逆時針方向進行。 1,0 ??? ?放吸放 Q注意 制冷系數(shù)： 循環(huán)曲線 O VpaQ放bQ吸A 制冷系數(shù)的高低以制冷機從低溫?zé)嵩次盏臒崃颗c外界對系統(tǒng)做的 “ 凈功 ”之比來衡量： 11wQA Q ? ? ?? ?吸 吸放吸放吸 卡諾循環(huán) (1824年 ) A→B 等溫膨脹 吸熱 Q1 B→C 絕熱膨脹降溫 (T1 → T2) C→D 等溫壓縮 放熱 Q2 D→A 絕熱壓縮升溫 ( T2 → T1) 卡諾熱機效率： 1212 111TT ??????吸放卡諾?定義：由兩個準靜態(tài)等溫過程與兩個準靜態(tài)絕熱過程組成的 循環(huán)過程。 [例 1] abcd為 1mol單原子理想氣體的循環(huán)過程，求： 1）氣體循環(huán)一次，在吸熱過程中從外界共吸收的熱量。 1 2 3 3V p V T、 、 、3）求一次循環(huán)氣體對外做的功。 解： 1）在高溫?zé)嵩吹葴嘏蛎洉r，吸熱。所謂 自發(fā)過程 ，指的是不受外界干預(yù)的條件下所進行的過程。 167。 ????? AQwA 2120如果能自動進行，則 1T2T2Q1Q0?A熱力學(xué)第二定律指出了 熱傳導(dǎo)方向性： 高溫 自動 低溫 低溫 非自動 高溫 熱力學(xué)第二定律 并不意味著熱量不能 從低溫物體傳到高溫物體，而是不能自動地 從低溫物體傳到高溫物體。 一切與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀過 程都是不可逆過程 。 2T 1824年，法國工程師卡諾提出并證明了卡諾定理，指出了提高熱機效率的途徑。 顯然， 每個宏觀態(tài)可以包含多個微狀態(tài)。 微觀態(tài)個數(shù)即 熱力學(xué)概率 Ω 1 4 6 4 1 如果 1摩爾氣體的自由膨脹 ??N ?可能的微觀態(tài)數(shù) ? ? ? ? ??右邊分子數(shù) 左邊分子數(shù) 0 1 2 3 3 2 1 0 2N平衡態(tài) 宏觀態(tài) 1NCNNC 2NC 3NC NNC3NC 2NC 1NC2/NNC?氣體自由膨脹是不可逆過程，氣體不可能自動收縮。 每一微觀態(tài)出現(xiàn)的概率 。 一切不可逆過程都是從 有序狀態(tài) 向 無序狀態(tài) 的方向進行。 過程進行的方向是由非平衡態(tài)向平衡態(tài)方向進行，過程進行中熱力學(xué)概率 ? 的變化是單調(diào)增加的。 ? 數(shù)值大小合適，使用方便，并且與 ? 在由小到大變化的順序上一致，因此可以 用它的變化表示過程進行的方向。 2）它是熱力學(xué)第二定律的數(shù)學(xué)表示。 4）計算系統(tǒng)由初態(tài)經(jīng)不可逆過程到達末態(tài)時的熵變， 可以設(shè)計一個連接同樣初、末狀態(tài)的任一可逆過程 計算熵變。 準靜態(tài)過程的功 VpA dd ??? 21VV VpA d熱力學(xué)第一定律 : 熱量：熱傳遞過程中能量變化的量度（分子間的相互作用） AEQ ???AEQ ddd ??本 章 小 結(jié) d d dQ p V E?? dQ p V E? ? ??準靜態(tài)過程中： 熱力學(xué)第一定律在幾個典型理想氣體過程中的應(yīng)用 理想氣體的摩爾熱容 ,m 2ViCR?, m , m22pViC R C R?? ? ?定體摩爾熱容 定壓摩爾熱容 ,m,m2pVC iCi????熱容比 , m 2 1()VE C T T?? ? ? 循環(huán)過程 卡諾循環(huán) （ 1）熱機效率與制冷系數(shù) 吸放吸放吸吸 A ????? 1? 11QA Q ? ? ? ?? ?吸 吸放吸放吸0??EEAQ ??? A Q Q??吸 放卡諾熱機效率 11111212 ???????TT吸放卡諾?（ 2）卡諾循環(huán) 熱力學(xué)第二定律的兩種表述 （ 1）開爾文表述 不可能從單一熱源吸收熱量，使之完全變?yōu)橛杏玫墓Χ划a(chǎn)生其它影響。 記為 ?。 熱力學(xué)第二定律的統(tǒng)計表述： 孤立系統(tǒng)內(nèi)部所發(fā)生的過程總是從包含微觀態(tài)數(shù)少的宏觀態(tài)向包含微觀態(tài)數(shù)多的宏觀態(tài)過渡，從熱力學(xué)概率小的狀態(tài)向熱力學(xué)概率大的狀態(tài)過渡。傳統(tǒng)的看法以為“能量”是宇宙的女主人，熵是她的影子。 2）熵的數(shù)值只有相對的意義，有確定意義的是熵變。 0?? S 熵增加原理 系統(tǒng)狀態(tài)變化時 0lnlnln1212 ????????? kkkS在準靜態(tài)過程中 0ln ???? kS 3）熵變僅與過程的初、末狀態(tài)有關(guān)，與過程無關(guān)。所以，熱力學(xué)概率單調(diào)增加的變化方向可表示孤立系統(tǒng)中過程進行的方向。 熵 熵增加原理 熵 熱力學(xué)第二定律描述了孤立系統(tǒng)內(nèi)部所發(fā)生的過程的方向性。因此，實際觀測到的總是均勻分布這種宏觀態(tài)，即系統(tǒng)最后所達到的 平衡態(tài) 。存在氣體自動收縮的可能性，但概率非常小，近乎為零。 A B熱力學(xué)概率： 與同一宏觀態(tài)對應(yīng)的微觀態(tài)的個數(shù)稱為 熱力學(xué)概率， 記為 ? 。 熱力學(xué)第二定律的統(tǒng)計意義 微觀態(tài)： 如果可把每個分子編號，所有分子的每種具體 分布花樣稱為一種微觀態(tài) 。 （理想過程） 卡諾定理 121TT??? 定理 2 在相同的高溫?zé)嵩春拖嗤牡蜏責(zé)嵩粗g工作的一切不可逆熱機的效率不可能大于可逆熱機的效率。 不可能從單一熱源吸收熱量，使之完全變?yōu)橛杏霉Χ划a(chǎn)生其它影響。 熱力學(xué)第二定律 克勞修斯表述 ( 1850年 ) ： 不可能把熱量從低溫物體傳到高溫物體而不引起外界的變化。 大量的實驗事實表明：任何宏觀自發(fā)過程都具有方向性。熱源的溫度為 1270C，冷源的溫度為 70C，設(shè) p1=10atm， V1=10L， V2=20L，試求：① p p p V V4；②自高溫?zé)嵩次盏臒崃?；③一次循環(huán)中氣體所作的凈功；④循環(huán)效率。 1 1 a tmp ?K2 900T ?3 1 a tmp ?g/m ol29K1 300T ?? ?2 3 2 2 3 31 1A p V p V?? ???(或者根據(jù) 計算 ) 3311 510 . 2 8 . 3 1 3 0 0 4 . 9 2 1 0 ( m )1 1 . 0 1 3 1 0RTVp? ???? ? ? ???12213 ( a t m)pTp T??? ?123322 VVVpVp ?? ??，由泊松方程1332313 8 10 ( m )pVVp????? ? ?????33