热力学基础要点分析.ppt

克劳修斯（Ruelolf Clausius,1822--1888）, 3.自然过程的不可逆性 3.1 可逆过程与不可逆过程 设在某一过程 L 中，系统从状态 A 变化到状态B。 如果系统不能回复到原状态 A ，或者虽然能回复到初态 A ，但外界不能恢复原状，那么过程 L 称为不可逆过程。 如果能使系统从状态 B 逆向回复到初状态 A，而且在系统从状态B回到A的同时，外界也恢复原状，过程 L 就称为可逆过程。 3.2 自然过程的方向性 热功转换的方向性: W Q 100％ W Q 100％ 热传递的不可逆性： T1 T2 Q (T1T2) T1 T2 Q (T1T2) 气体绝热自由膨胀的不可逆性： 墨水扩散是一个不可逆过程 楼倒塌是一个不可逆过程 生命过程是一个不可逆过程 结论： 大量事实表明：一切与热现象有关的实际宏观过程都是不可逆的，热力学第二定律的实质在于揭示了自然过程的不可逆性。 ??? 君不见黄河之水天上来奔流到海不复回 君不见高堂明镜悲白发朝如青丝暮成雪 不可逆过程 4.卡诺定理 2）在相同的高温热源与相同的低温热源之间工作的一切不可逆机的效率小于可逆机的效率，即 W Q2 Q1 E T1 T2 1）在相同的高温热源与相同的低温热源之间工作的一切可逆机，不论以什么为工作物质，其效率都相等，而且 4.1 卡诺定理 1．循环过程 系统由某一状态出发，经过一系列变化过程后又回到原来的状态，这样的过程称为循环过程： p~V曲线为闭合曲线 p O V a b m n 顺时针：W=Wamb+Wbna0 ——热机循环 逆时针：W=Wbma+Wanb0 ——致冷循环 ?E＝0 ? W＝Q 2．热机及其效率 2.1 热机 能够不断地把热转变成功的装置。 热机循环为正循环 p O V 热机通过循环过程不断地把热转变成功 Q W p 热源 锅炉 冷却器 水泵 气缸 W Q1 Q2 蒸汽机工作简图 2.2 热机的效率 W Q2 Q1 T1 T2 E 2.3 卡诺热机的效率 卡诺循环：由两个等温过程和两个绝热过程组成: 3 2 1 4 O V p T=T1 绝热 T=T2 绝热 卡诺热机的效率： W Q2 Q1 T1 T2 E 1）?只与T1和T2有关 2）?100% 结论： W Q2 Q1 T1 T2 E 　萨迪-卡诺（Sadi Carnot）, 1796～1832, 法国物理学家。1824年，他（28岁）创立理想热机理论，“卡诺热机”、“卡诺循环”和“卡诺定理”，已是大家所熟悉的科学名词。但卡诺的理论在创立后长期未能得到应有的重视。 3.1 致冷机 使热量从低温热源向高温热源传递的装置。 致冷机的工作过程为循环过程 致冷循环为负循环 3.致冷机及其致冷系数 W Q2 Q1 T1 T2 E p O V W Q2 Q1 T1 T2 E 热交换器 蒸发器 节流阀 压缩机 W Q1 Q2 致冷剂机工作简图 3.2 致冷机的致冷系数 W Q2 Q1 T1 T2 E 3.3 卡诺致冷机的致冷系数 3(p3, V3, T2) 2(p2, V2, T1) 1(p1, V1, T1) 4(p4, V4, T1) O V p Q1 Q2 W Q2 Q1 T1 T2 E 1）?只与T1和T2有关 2） ? ? V V2 V1 p O a c b 解： V V2 V1 p O a c b 作业： 9-10、9-11 问题的提出 是否满足热力学第一定律的过程就一定会发生？ 热力学过程必须满足热力学第一定律。 T1 W=Q Q E Q T1 E T2 Q 1.热力学第二定律的两种典型表述 1.1 开尔文表达 不可能从单一热源吸取热量使之完全变为有用功而不产生其它影响。 强调“不产生其它影响” T1 W=Q Q E 单热源热机（第二类永动机）不可能存在； W=Q1-Q2 Q2 Q1 E T1 T2 实际热机最少有两个热源(T1, T2)，其效率? 100%。 表明了热功