第10章熱力學(xué)定律(編輯修改稿)
2025-08-16 07:03 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 A 熱 Q1 Q2 溫度可調(diào) 高溫?zé)嵩? 溫度可調(diào) 低溫?zé)嵩? 冷 A Q1 Q2 二、卡諾循環(huán) 十九世紀(jì)初，蒸汽機效率很低，只有 5%，人們花了近五十年進(jìn)行改進(jìn)，效率只提高到 8%。為此人們在理論上研究熱機效率。 1824年，法國 28 歲工程師卡諾采用科學(xué)抽象的方建立了理想化的模型，即 卡諾熱機 。用 卡諾循環(huán) 來研究問題。 卡諾循環(huán) (Carnot cycle) A 低溫?zé)嵩? 高溫?zé)嵩? P O V a b c d 1Q2QP O V a b c d 1Q2Q吸收熱量 放出熱量 ? ? )(ln 211221 TTVVRA ???? ?注： 最簡單的循環(huán)過程。 逆向時為 卡諾冷機 2122122TTTQAQw?????1895 1898 1908 1995 BoseEinstein Condensation p V A B C D E CEA為等溫過程，放熱 100J。 AB、 CD為絕熱過程。 SABEA=30J， SEDCE=70J 求： QBED QCEA+QBED=A QBED=140 QCEA= 100 A=70 30 [例 ] ? 摩爾理想氣體經(jīng)歷如圖循環(huán) 計算效率。 1?2, 3?4 為絕熱過程； 2?3， 4?1 為等容過程。（已知 V1 , V2 ） 2?3 吸熱 4?1 放熱 解： 2 3 4 1 o V2 V P V1 ?這種循環(huán)是小汽車、摩托車中 使用的汽油機的循環(huán)模型，即 奧托循環(huán) 。 1?2, 3?4 為絕熱過程 2 3 4 1 o V2 V P V1 167。 105 熱力學(xué)第二定律 （ The second law of thermodynamics） 第一類永動機 第二類永動機 Kelvin表述：不可能從單一熱源吸收熱量，使它完全轉(zhuǎn)變?yōu)楣?，而不引起其他變化? 如 Kelvin表述不成立 A T0 Q Clausius表述 : 不可能把熱量從低溫物體傳向高溫物體，而不引起其變化． 熱量不能自動地從 低溫物體傳向高溫 T1熱庫 T2熱庫 A Q Q2 Q2 +A Q2 Q2 T1熱庫 T2熱庫 兩種表述的等效性 Kelvin表述不成立 Clausius表述不成立 Q2 Q2 T1熱庫 T2熱庫 Q2 Q1 A T1熱庫 A Q1 Q2 T2熱庫 Kelvin表述不成立 Clausius表述不成立 167。 106 熱力學(xué)過程的不可逆性 可逆性判據(jù)： A B 系統(tǒng)復(fù)員，外界也復(fù)員 可逆過程 功熱轉(zhuǎn)換 m 通過摩擦而使功變熱的過程是不可逆的 （ irreversible） ； 或，熱不能自動轉(zhuǎn)化為功；或，唯一效果是熱全部變成功的過程是不可能的。 功熱轉(zhuǎn)換的不可逆性。 Kelvin表述 熱傳導(dǎo) （ Heat conduction） T1 T2 Q 熱量由高溫物體傳向低溫物體的過程是不可逆的 熱傳導(dǎo) 不可逆性。 Clausius表述 F 氣體的絕熱自由膨脹 （ Free expansion） 氣體向真空中絕熱自由膨脹的過程是不可逆的。 ?非平衡態(tài)到平衡態(tài)的過程是不可逆的 快速做功 外界對氣體作了凈功 故快速做功過程為不可逆過程 過程無限慢 可逆過程 ?一切與熱現(xiàn)象有關(guān)的實際宏觀過程都是不可逆的。 無摩擦的準(zhǔn)靜態(tài)過程是 可逆過程 i f ?熱力學(xué)第二定律的多種表述。 ?自發(fā)過程（孤立系統(tǒng)中發(fā)生的過程）具有方向性。 ?非平衡態(tài)到平衡態(tài)的過程是不可逆的 １、工作在相同
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