热力学统计物理第1章3.pptVIP

【复习】 一、准静态过程 二、准静态过程中外界对系统所做的功 体积功、面积功 三、功的理解（过程量） 四、绝热过程、内能（状态函数） 五、热力学第一定律 六、热容量 七、理想气体的内能 只适用于理想气体 § 1.8 理想气体的绝热过程 一、理想气体(准静态)绝热过程的过程方程 又有 热力学第一定律 理想气体物态方程 准静态过程 绝热过程 理想气体的定容热容量 两边微分得 得 整理得 ---绝热过程中系统热力学量满足的函数关系式 （理想气体绝热过程的过程方程） 二、理想气体的多方过程 多方过程的过程方程 为多方系数,不是摩尔数 多方过程的热容量 对于理想气体 （以1摩尔理想气体为例） （理想气体绝热过程的过程方程） （1）“常数”并不相同。 所以 等温过程 绝热过程 等压过程 等容过程 （1）热机：通过工作物质所进行的过程，不断把其所吸收的热量转化为机械功的装置。 §1.9 理想气体的卡诺循环 一、等温过程 对于理想气体，在等温过程有 （3）卡诺循环：由两个等温过程和两个绝热过程组成。 （2）循环：系统从初态出发，经历一系列过程，又回到初态，为一个循环。 对于理想气体，在绝热过程有 由热力学第一定律可知 上式表明：在等温膨胀过程中，理想气体从外界吸收热量，这热量全部转化为气体对外所作的功；在等温压缩过程中，外界对气体作功，这功通过气体转化为热量而放出。 所以理想气体在过程中从热源吸收的热量为 二、绝热过程 有 对于理想气体 所以 这表明：在绝热压缩过程中，外界对气体作功，这功全部转化为气体的内能而使气体的温度升高。在绝热膨胀过程中，外界对气体作负功，实际上是气体对外界做功，这功是由气体在过程中减少的内能转化而来的,气体内能减少，其温度下降。 三、理想气体的卡诺循环 四个过程中，气体从外界吸收的热量分别为 整个循环过程中，气体从外界吸收的热量 顺时针为正，逆时针为逆 整个循环过程完成后，气体回到原来的状态，内能作为状 态函数其变化为零，即 由热力学第一定律得，气体对外所作的净功 至此，由上式可知，以理想气体为工作物质、循环为卡诺循环的热机，其热功转化效率的大小只取决于两个热源的温度。 四、热机效率 效率恒小于1，原因是气体只把它从高温热源吸收的热的一部分转化为机械功，其余热量在低温热源放出了。 思考: (1)不是以理想气体为工作物质但循环为卡诺循环的热机? (2)以理想气体为工作物质，但循环不是卡诺循环的热机其效率为何，仍取决于两个热源的温度吗？ § 1.10 热力学第二定律 违反第一定律的热现象肯定不能发生，但不违背第一定律的热现象就一定能发生吗？热一定律指出各种形式的能量在相互转化的过程中满足能量守恒定律，但对过程进行的方向却没有给出任何限制。 在实际发生的过程中如果涉及热量或内能与其它形式能量的转化，则所有过程都是具有方向性。 克劳修斯和开尔文分别在1850年和1851年审查了卡诺的工作，指出要证明卡诺定理需要有一个新的原理，从而发现了热力学第二定律。 思考：热量能自发的从低温物体传递给高温物体吗？（不违反第一定律） 热力学第二定律解决的就是与热现象有关的实际过程的方向问题。 克氏表述：不可能把热量从低温物体传到高温物体而不引 起其它变化。 开氏表述：不可能从单一热源吸热使之完全变成有用的功 而不引起其它变化。 说 明： （1）在引起其它变化的情形下，从单一热源吸收热量并全部转化为机械功是可以实现的 一、热力学第二定律的两种典型表述 （2）同样在引起其他变化的情形下，可以把热量从低温热源传到高温热源（如理想气体的逆卡诺循环）。 1、“不引起其它变化”： （如理想气体等温膨胀，就是从热源吸收热量全部对外作功，这时的“其他变化”是：气体体积膨胀了。）； 2、“不可能”： 热力学第二定律的开氏说法也可表述为第二类永动机是不可能造成的。 3、“单一热源”：均匀热源。 二、第二类永动机 能够从单一热源（如大气或海洋）吸热，使之完全变成有用功而不产生其他影响的机器，成为第二类永动机。 不论用任何曲折复杂的方法，在全部过程终了时，其最终的唯一效果是从单一热源吸热而将之完全变成有用功或将热量从低温物体传到高温物体在不引起其他变化的情况下是不可能的。 三、克氏表述和开氏表述的等价性 1、若克氏表述不成立，则开氏表述也不成立。 克氏表述：不可能把热量从低温物体传到高温物体而不引