-热力学第二定律卡诺定律.pptVIP

作 业： 6-28；6-29. * 第六章热力学基础 6 – 7 热力学第二定律的表述 卡诺定理 * 热力学第二定律(second law of thermodynamics)的提出 1. 功热转换的条件第一定律无法说明. 一 热力学第二定律的两种表述 面临的困难： 说明自然宏观过程的方向规律 只满足能量守恒定律（热力学第一定律）的过程一定能实现吗？ 2. 热传导的方向性、气体自由膨胀的不可逆性问题第一定律无法说明. 1. 开尔文(Kelvin)说法：(Kelvin statement) 不可能制造出这样一种循环工作的热机，它只使单一热源冷却来做功，而不放出热量给其他物体，或者说不使外界发生任何变化 . 开尔文 Notes: ①单一热源：单一温度的热库 说明：若不是循环过程，从单一热库吸收热量全部转化为有用的功是完全可能的。如等温膨胀。 1. 开尔文(Kelvin)说法：(Kelvin statement) 不可能制造出这样一种循环工作的热机，它只使单一热源冷却来做功，而不放出热量给其他物体，或者说不使外界发生任何变化 . 开尔文 ② 指的是循环过程 Notes: ③ 意味着 ? =1的热机不存在. 等温膨胀过程是从单一热源吸热作功，而不放出热量给其它物体,但它非循环过程. 1 2 W W 低温热源 高温热源 卡诺热机 W A B C D 卡诺循环是循环过程，但需两个热源，且使外界发生变化. 虽然卡诺致冷机能把热量从低温物体移至高温物体，但需外界作功且使环境发生变化 . 2. 克劳修斯说法（Clausius statement) ：不可能把热量从低温物体自动传到高温物体而不引起外界的变化 . 高温热源 低温热源 卡诺致冷机 W A B C D 克劳修斯 永 动 机 的 设 想 图 3. 热力学第二定律也可以表述为：第二类永动机是不可能制成的 . Perpetual motion machine of the second kind 高温热源 低温热源 热力学第二定律的开尔文说法和克劳修斯说法实质上是等效的. 两种说法的等效性： 高温热源 低温热源 注 意 1、 热力学第二定律是大量实验和经验的总结，因而无法直接验证其正确性； 3、 热力学第二定律可有多种说法，但每一种说法都反映了自然界过程进行的方向性 . 2、热力学第二定律开尔文说法与克劳修斯说法具有等效性 ； 解: 假设两条绝热线I与II在p-V图上相交于一点A，如图所示。 例题: 试证在 p-V 图上两条绝热线不能相交。 Ⅲ Ⅰ Ⅱ p V A 用反证法. 现在在图上画一等温线Ⅲ ，使它与两条绝热线组成一个循环。 这个循环只有一个单热源，它把吸收的热量全部转变为功即?＝100％，并且周围没有变化。 显然，这是违反热力学第二定律的，因此两条绝热线不能相交。 例题：(5352) 所列四图分别表示理想气体的四个设想的循环过程．请选出其中一个在物理上可能实现的循环过程的图的标号． (B) 例题：(5075) 如图所示，设某热力学系统经历一个由c→d →e的过程，其中，ab是一条绝热曲线，c、e在该曲线上．由热力学定律可知，该系统在过程中 (A) 不断向外界放出热量． (B) 不断从外界吸收热量． (C) 有的阶段吸热，有的阶段放热，整个过程中吸的热量等于放出的热量． (D) 有的阶段吸热，有的阶段放热，整个过程中吸的热量大于放出的热量． (E) 有的阶段吸热，有的阶段放热，整个过程中吸的热量小于放出的热量. (D) 准静态无摩擦过程为可逆过程 可逆过程 : 在系统状态变化过程中,如果逆过程能重复正过程的每一状态,而不引起其他变化,这样的过程叫做可逆过程 . 二 可逆过程(reversible processes)与不可逆过程 非准静态过程为不可逆过程 . 不可逆过程：在不引起其他变化的条件下，不能使逆过程重复正过程的每一状态，或者虽能重复但必然会引起其他变化，这样的过程叫做不可逆过程. 准静态过程（无限缓慢的过程），且无摩擦力、粘滞力或其他耗散力作功，无能量耗散的过程 . 可逆过程的条件： 气体的绝热自由膨胀 （adiabatic free expansi