4熱力學(xué)基礎(chǔ)(參考版)
2024-08-15 09:19本頁(yè)面
【正文】 第四章 熱力學(xué)基礎(chǔ) 熱力學(xué)第二定律亦可表述為 ： 一切自發(fā)過(guò)程 總是向著熵增加的方向進(jìn)行 . 熵增加原理成立的 條件 : 孤立系統(tǒng)或絕熱過(guò)程 . 熵增加原理的應(yīng)用 ：給出自發(fā)過(guò)程進(jìn)行方向 的判椐 . 第四章 熱力學(xué)基礎(chǔ) AT BT絕熱壁 BA TT ?例 熱傳導(dǎo)的自發(fā)判斷 Q? 設(shè)在微小時(shí)間 內(nèi) ,從 A 傳到 B 的熱量為 . t?Q?AA TQS ????BB TQS ???BABA TQTQSSS ??????????0BA ???? STT?可見(jiàn)熱量從高溫向低溫傳遞是可以自發(fā)進(jìn)行的 . 。因此可用熵增加原理判斷一切自發(fā)的宏觀(guān)過(guò)程進(jìn)行的方向。 ????????? TTcmTTcmTQSpTTp121 KJ21 ???????? SSS顯然 孤立 系統(tǒng)中 不 可逆過(guò)程熵是 增加 的 . ?m ?mK3631 ?T K2932 ?T第四章 熱力學(xué)基礎(chǔ) 例 2 求 理想氣體向真空膨脹過(guò)程的熵變 0,0,0,0 ??????? TEWQ? 在態(tài) 1和態(tài) 2之間假設(shè)一可逆等溫膨脹過(guò)程 ?? ??? 21 dd2112 VV VVRMmTQSS0ln12 ??VVRMm 不可逆熵變大于零 ),( 22 TVp),( 11 TVp1V 2V1 2 po V第四章 熱力學(xué)基礎(chǔ) 三 熵增加原理： 孤立系統(tǒng)內(nèi)部所發(fā)生的任何過(guò)程，系統(tǒng)的熵永不減少 .其數(shù)學(xué)表達(dá)式為 孤立系統(tǒng) 不 可逆過(guò)程 0??S孤立系統(tǒng) 可逆 過(guò)程 0??S0?? S實(shí)際上，在孤立系統(tǒng)內(nèi)部所進(jìn)行的一切過(guò)程，都是自發(fā)的，而自發(fā)的宏觀(guān)過(guò)程都是不可逆的，所以 在孤立系統(tǒng)內(nèi)部所進(jìn)行的一切過(guò)程都是沿熵增加的方向進(jìn)行。1???????? ??TTcmTTcmTQSpTTp1239。 ?T各部分熱水的熵變 1139。 ????? TcTc ppK31439。T113 ?? ????pc由能量守恒得 )K2 9 3()K3 6 3( 39。 第四章 熱力學(xué)基礎(chǔ) 地球上的人要在月球上居住，首要問(wèn)題就是保持他們的起居室處于一個(gè)舒適的溫度，現(xiàn)考慮用卡諾循環(huán)機(jī)來(lái)作溫度調(diào)節(jié)，設(shè)月球白晝溫度為 1000C，而夜間溫度為 ?1000C， 起居室溫度要保持在 200C，通過(guò)起居室墻壁導(dǎo)熱的速率為每度溫差 ， 白晝和夜間給卡諾機(jī)所供的 功率 解 例 求 在白晝欲保持室內(nèi)溫度低，卡諾機(jī)工作于致冷機(jī)狀態(tài)，從室內(nèi)吸取熱量 Q2 ， 放入室外熱量 Q1 2212= 3 .6 6QTw A T T?? ?2 1 222Q T TAQwT???則 每秒鐘從室內(nèi)取走的熱量為通過(guò)起居室墻壁導(dǎo)進(jìn)的熱量，即 2 2 1( ) = 4 0Q C T T K W??第四章 熱力學(xué)基礎(chǔ) 31 0 .9 1 0 W??? ? 2122 1 2222TTQ T TA Q Cw T T??? ? ?在黑夜欲保持室內(nèi)溫度高，卡諾機(jī)工作于致冷機(jī)狀態(tài)，從室 外吸取熱量 Q2， 放入室內(nèi)熱量 Q1 2212QTwA T T?? ?2212TQATT? ?1 2 2 1()Q Q A C T T? ? ? ?每秒鐘放入室內(nèi)的熱量為通過(guò)起居室墻壁導(dǎo)進(jìn)的熱量，即 211 2 1 2TTA A AT T T T? ? ???第四章 熱力學(xué)基礎(chǔ) 32 4 . 6 1 0 WA ??解得 說(shuō)明 此種用 可逆循環(huán) 原理制作的空調(diào)裝置既可 加熱 ，又可 降溫 ，這就是 冷暖雙制空調(diào)的原理 。 說(shuō)明 (1) 要盡可能地 減少熱機(jī)循環(huán)的不可逆性，（減少摩擦、 漏氣、散熱等耗散因素 ）以提高熱機(jī)效率。因此任意兩條絕熱線(xiàn)不可能相交。 在此 循環(huán)過(guò)程 該中 V p O 這就構(gòu)成了從單一熱源吸收熱量的熱機(jī)。 一切自發(fā)過(guò)程的普遍規(guī)律 概 率小的狀態(tài) 概 率大的狀態(tài) 第四章 熱力學(xué)基礎(chǔ) 用熱力學(xué)第二定律證明：在 p?V 圖上任意兩條絕熱線(xiàn)不可能相交 反證法 例 證 a ? b ?c ?絕熱線(xiàn) 等溫線(xiàn) abQA?設(shè)兩 絕熱線(xiàn) 相交于 c 點(diǎn)， 在兩絕熱線(xiàn)上尋找溫度相同 的兩點(diǎn) a、 b。 4）熱力學(xué)第二定律是反映自然界自發(fā)宏觀(guān)過(guò)程進(jìn)行的方向性 .即哪些過(guò)程能自發(fā)進(jìn)行，哪些過(guò)程不能自發(fā)進(jìn)行。 等溫膨脹過(guò)程是從單一熱源吸熱作功 ， 而不 放出熱量給其它物體 ,但它非循環(huán)過(guò)程 . 1 2 ),( 11 TVp),( 22 TVp1p2p1V 2VpVoW UTQ W 低溫?zé)嵩? 2T高溫?zé)嵩? 1T卡諾熱機(jī) 1Q2QWVop2TW 1TA B C D 21 TT ? 卡諾循環(huán)是循環(huán)過(guò)程，但需 兩個(gè)熱源，且使外界發(fā)生 變化 . 雖然卡諾致冷機(jī)能把熱量從低溫物體移至高溫物體，但需外界作功且使環(huán)境發(fā)生變化 . 2 克勞修斯表述： 不可能把熱量從低溫物體 自動(dòng) 傳到高溫物體而 不 引起 外界的變化 . 高溫?zé)嵩? 1T低溫?zé)嵩? 2T卡諾致冷機(jī) 1Q2QWVop2TW 1TA B C D 21 TT ?2Q1Q克勞修斯表述的實(shí)質(zhì)：熱傳遞過(guò)程是不可逆的。 02 ?Q第四章 熱力學(xué)基礎(chǔ) 1. 熱力學(xué)第二定律的開(kāi)爾文表述 不可能只從單一熱源吸收熱量，使之完全轉(zhuǎn)化為功而不引起其它變化。 ： 準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程（無(wú)限緩慢的過(guò)程），且無(wú)摩擦力、粘滯力或其他耗散力作功，無(wú)能量耗散的過(guò)程 . 第四章 熱力學(xué)基礎(chǔ) 二 .熱力學(xué)第二定律的兩種表述 由熱力學(xué)第一定律可知，熱機(jī)效率不可能大于 100% 。 ? 熱量從高溫自動(dòng)傳向低溫物體的過(guò)程是不可逆的 ? 自由膨脹的過(guò)程是不可逆的 。 ： x 彈簧振子 (無(wú)摩擦?xí)r ) 過(guò)程可逆 (有摩擦?xí)r ) 不可逆 第四章 熱力學(xué)基礎(chǔ) （ 真空 ） 可逆 （有氣體） 不可逆 功向熱轉(zhuǎn)化的過(guò)程是不可逆的 。如： 低溫物體 高溫物體 熱量自動(dòng) 膨脹的氣體 壓縮的氣體 體積自動(dòng) 第二節(jié) 熱力學(xué)第二定律 一 .定律的引入 熱力學(xué)過(guò)程通常分為兩類(lèi) :可逆過(guò)程 和 不可逆過(guò)程 . 準(zhǔn)靜態(tài)無(wú)摩擦過(guò)程為可逆過(guò)程 ?可逆過(guò)程 :若系統(tǒng)經(jīng)歷了某一個(gè)過(guò)程，由狀態(tài) 1變化到狀態(tài) 2，如果存在另一過(guò)程，它
環(huán)評(píng)公示相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1