【正文】 分布，這樣的狀態(tài)稱為宏觀態(tài)。 %1 0 0?? 違反熱力學(xué)第二定律 %100?? 違反熱力學(xué)第一定律 2）熱力學(xué)第一定律與熱力學(xué)第二定律的比較： 3）熱力學(xué)第二定律指出了 熱功轉(zhuǎn)換的方向性： 功 自發(fā) 熱 100 % 轉(zhuǎn)換 熱 非自發(fā) 功 不能 100% 轉(zhuǎn)換 說(shuō)明 高溫?zé)嵩? 1T低溫?zé)嵩? 2T2Q1Q 1QA?熱機(jī)制冷機(jī)21 ?克氏開(kāi)氏 ? 開(kāi)氏克氏 ?2Q高溫?zé)嵩? 1T低溫?zé)嵩? 2T2Q熱機(jī)21 A ??1Q2Q熱機(jī)Q AQ?開(kāi)爾文表述和克勞修斯表述的等價(jià)性（反證法） 可逆過(guò)程和不可逆過(guò)程 一個(gè)系統(tǒng)由某一狀態(tài)出發(fā)，經(jīng)過(guò)某一過(guò)程達(dá)到另一狀態(tài)，如果存在另一過(guò)程，它能使系統(tǒng)和外界完全復(fù)原（即系統(tǒng)回到原來(lái)的狀態(tài)，同時(shí)消除了系統(tǒng)對(duì)外界引起的一切影響），則原來(lái)的過(guò)程稱為 可逆過(guò)程 ； 反之，如果用任何方法都不可能使系統(tǒng)和外界完全復(fù)原，則原來(lái)的過(guò)程稱為 不可逆過(guò)程 。孤立系統(tǒng)過(guò)程進(jìn)行的方向總是從非平衡態(tài)到平衡態(tài)，而不可能在無(wú)外來(lái)作用的條件下，自發(fā)地從平衡態(tài)過(guò)渡到非平衡態(tài)。在 400K 的等溫線上起始體積為 V1 = ，終止體積 V2 = ，試求此氣體在每一循環(huán)中： 1）從高溫?zé)嵩次盏臒崃?Q1 ； 2）氣體所作的凈功A ； 3）氣體傳給低溫?zé)嵩吹臒崃?Q2 。 121??卡諾?121432lnln1VVTVVT???????????????)()(142111132121ADVTVTCBVTVT????（絕熱）又 CTV ?? 1??兩式相除開(kāi)（ γ－ 1） 次方，得： 4312VVVV ?1212TT ?則121TT??卡諾? 卡諾制冷系數(shù)： 212212TTTw?????? 吸放吸卡諾例：家用電冰箱 ， 冷凍室 （ 低溫?zé)嵩?） T2=250K， 散熱器 （ 高溫?zé)嵩矗?T1=310K， 卡諾制冷系數(shù)為 )(. 理想情況卡諾 174212 ??? TTTw即 ， 消耗 1J電能 ， 從冷凍室取出 。 循環(huán)類型： 正循環(huán)：過(guò)程曲線沿順時(shí)針?lè)较蜻M(jìn)行。 蒸汽機(jī)的物理學(xué)原理基礎(chǔ)： 各種熱機(jī)的效率： 蒸汽機(jī) %8??柴油機(jī) %37?? 液體燃料火箭 %48??汽油機(jī) %25??167。 A RT pp? ? ? ln 12)202 7 3( 3 1 5??????? 解 :由理想氣體的狀態(tài)方程 RTpV ?? 可得到 VRTp ??在等溫過(guò)程中： 2112 lnlndd)( 2121 ppRTVVRTVVRTVpA VVVVT ??? ???? ??外界對(duì)氧氣做的功為： 等溫過(guò)程中其內(nèi)能不變，外界做功全部轉(zhuǎn)換為熱量放出，所以氧氣放出的熱量也為 。 ,m,mpVCC? ?令 , 22,2iVmiVmCR RR iC R i?? ? ?? ? ?則有： ,p m V mC C T i?? 對(duì) 于 理 想 氣 體 ， 、 、 都 與 無(wú) 關(guān) ， 只 與 有 關(guān) 。 故： 由于 ,p V R T??( d ) d d2V iQ E V p?? 2 2 1 1 2 1( ) ( ) ( )22V iiQ E p V p V p p V? ? ? ? ? ?所以： 等體過(guò)程中，系統(tǒng)對(duì)外不作功，系統(tǒng)由外界吸收的熱量全部用來(lái)增加其內(nèi)能。 。 外界機(jī)械能 系統(tǒng)內(nèi)能 宏觀位移 轉(zhuǎn) 換 外界內(nèi)能 分子間作用 傳 遞 系統(tǒng)內(nèi)能 相 同 不 同 規(guī)定：系統(tǒng)從外界吸收熱量時(shí)， ；反之， 。 體積功是 過(guò)程量 。 當(dāng)系統(tǒng)由一個(gè)狀態(tài)變化到另一個(gè)狀態(tài)時(shí)，內(nèi)能的變化為： 21 21dEEE E E E? ? ? ?? 若系統(tǒng)經(jīng)歷一系列過(guò)程，又回到初始狀態(tài)，這樣的過(guò)程稱為循環(huán)過(guò)程。在循環(huán)過(guò)程中，內(nèi)能的變化為 21d0EEEE? ? ?? 功 A 在熱力學(xué)中，伴隨體積變化系統(tǒng)對(duì)外界所作的功稱為體積功 。 對(duì)于有限的準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程，功等于 P V 圖上過(guò)程曲線下的面積。 0Q? 0Q? 熱力學(xué)第一定律 1） Q、△ E、 A 的符號(hào)的物理意義 : Q 0， 系統(tǒng)吸熱； Q 0， 系統(tǒng)放熱。適用任何系統(tǒng)任何過(guò)程） AEQAEQ ddd,3 ????? 2iE R T?? ? ?而 只 適 用 于 理 想 氣 體 。 VQ),( 11 TVp),( 22 TVp2p1pVpo1 2 V等體 降壓 ),( 22 TVp),( 11 TVp1p2pVpo2 1 V等體 升壓 1E1E2E2EVQ 等壓過(guò)程 p=常量 pQ特征：壓強(qiáng)始終保持不變。理想氣體摩爾熱容的 理論值 與 實(shí)驗(yàn)值 對(duì)比： （ 1）單原子和雙原子分子理想氣體的理論值和實(shí)驗(yàn)值的數(shù)值比較接近； （ 2）對(duì)多原子分子來(lái)說(shuō)，理論值和實(shí)驗(yàn)值相差很大，說(shuō)明經(jīng)典理論有缺陷，要由量子理論來(lái)解決。 J 5?例題 一氣缸內(nèi)盛有 1mol 溫度為 27186。 循環(huán)過(guò)程 卡諾循環(huán) 循環(huán)過(guò)程 熱 機(jī) ——熱 → 功的裝置。 12 0Q Q A? ? ?逆循環(huán)：過(guò)程曲線沿逆時(shí)針?lè)较蜻M(jìn)行。 [例 1] abcd為 1mol單原子理想氣體的循環(huán)過(guò)程，求： 1）氣體循環(huán)一次，在吸熱過(guò)程中從外界共吸收的熱量。 解： 1）在高溫?zé)嵩吹葴嘏蛎洉r(shí)，吸熱。 167。 一切與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀過(guò) 程都是不可逆過(guò)程 。 顯然， 每個(gè)宏觀態(tài)可以包含多個(gè)微狀態(tài)。 每一微觀態(tài)出現(xiàn)的概率 。 過(guò)程進(jìn)行的方向是由非平衡態(tài)向平衡態(tài)方向進(jìn)行，過(guò)程進(jìn)行中熱力學(xué)概率 ? 的變化是單調(diào)增加的。 2）它是熱力學(xué)第二定律的數(shù)學(xué)表示。 準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程的功 VpA dd ??? 21VV VpA d熱力學(xué)第一定律 : 熱量：熱傳遞過(guò)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(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程中： 熱力學(xué)第一定律在幾個(gè)典型理想氣體過(guò)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(guò)程 卡諾循環(huán) （ 1）熱機(jī)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(jī)效率 11111212 ???????TT吸放卡諾?（ 2）卡諾循環(huán) 熱