03-第二定律-展示頁
2024-08-19 07:26本頁面
【正文】 變?yōu)楣Χ涣粝氯魏斡绊憽５谌? 熱力學第二定律 The Second Law of Thermodynamics 第 3章 熱力學第二定律 熱力學第二定律 Carnot循環(huán)和 Carnot定理 熵的概念 熵的物理意義和規(guī)定熵 Helmholtz自由能和 Gibbs自由能 熱力學第二定律 1. 自發(fā)過程的共同特征 2. 熱力學第二定律 自發(fā)過程的共同特征 什么是自發(fā)過程？ 在一定條件下， 不需外力推動 ，任其自然就能自動發(fā)生的過程 過程 方向 判據(jù) 極限 自由落體 氣體膨脹 p高 ? p低 ?p 0 ?p =0 傳熱 T高 ? T低 ?T0 ?T=0 溶質(zhì)擴散 c高 ? c低 ?c0 ?c=0 h高 ? h低 ?h 0 ?h =0 自發(fā)過程的共同特征 自發(fā)過程的特點： 自發(fā)過程都有一定的方向性，是不可逆的，它的逆過程雖然不違反能量守恒定律，但卻不會自動發(fā)生。 其逆過程不是不能發(fā)生，借助外力可以使系統(tǒng)恢復原狀，但給環(huán)境留下了不可逆轉(zhuǎn)的影響。 熱力學第二定律 (1) 克勞修斯 (Clausius, R)說法： 熱不能 自動 從 低溫 流向 高溫 不可能把熱從低溫物體傳到高溫物體而 不引起其它變化 克勞修斯說法，反映了 傳熱過程的不可逆性 。 開爾文說法 說明了 功轉(zhuǎn)變?yōu)闊岬倪^程的不可逆性 。 ?U=0， Q=W 熱力學第二定律的每一種說法都是等效的。 Carnot循環(huán)和 Carnot定理 1. Carnot 循環(huán) 2. 熱機效率 3. Carnot 定理及其推論 4. 制冷機的效率 Carnot 循環(huán) Carnot （ 1796— 1832） 法國工程師 他生于巴黎，當時蒸汽機發(fā)展迅速，他想從理論上研究熱機的工作原理，以期得到普遍性的規(guī)律。 熱機原理 定義：從 高溫熱源吸熱 ， 向低溫熱源放熱 ，并 對環(huán)境作功 的循環(huán)操作的 機器稱為 熱機 。 p V Th Tc 1 4 2 3 O Carnot 循環(huán) Carnot 循環(huán) Carnot 循環(huán)的能量傳遞情況 卡諾循環(huán) 高溫存儲器 低溫存儲器 熱機 hTWcThQcQ0U??理想氣體的熱力學能不變 熱機從高溫熱源吸的熱 hQ熱機對環(huán)境做的功 W熱機放給低溫熱源的熱 cQhcW Q Q? ? ? c( Q 0) 熱機效率 hWQ???熱機效率 : 或 可逆熱機對環(huán)境所做的功與從高溫熱源所吸的熱之比 1ch21h2( ) l nlnVn R T TVVn R TV????chhTTT?? ch1 TT??hWQ??? chhQ?? ch1 ??熱機效率總是小于 1 要提高熱機效率，必須加大兩個熱源的溫差 RChh( 4 7 3 3 0 0 ) K 36%4 7 3 KTTT?? ???? 火力發(fā)電廠的能量利用 200℃1 / 10 00g 度電 煤I 0%? 2 高煤耗、高污染（ S、 N氧化物、粉塵和熱污染） 鍋爐 汽輪機 發(fā)電機 冷卻塔 火力發(fā)電廠的能量利用 Chh6 7 3 3 0 0 55%673TTT?? ????400℃1 / 5 0 0 g 度電 煤I 0%? 4Chh8 2 3 3 0 0 63%823TTT?? ????550℃ Carnot定理及其推論 IR???Carnot定理 等號表示 熱機 I也是可逆的 工作于同溫熱源和同溫冷源之間， 可逆熱機的效率最大。 制冷機的效率 cchcQTW T T? ??? 將從低溫熱源所吸的熱與環(huán)境對系統(tǒng)所做的功的比值稱為冷凍系數(shù)，用公式表示為 把 Carnot機倒開，熱機就變成為制冷機。 cT在一密閉絕熱房間內(nèi)放置一冰箱 ， 打開冰箱門 ，使冰箱工作一斷時間后 ， 則室內(nèi)的平均氣溫會（ ） 。 熵的引出 下標“ R”表示
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