普通物理学第六章课件.ppt

逆循环对应致冷机?利用外界做功获得低温的机器。 致冷系数： 2.逆循环 p V B A b a Q1 Q2 逆循环 Ｔ可调 高温热源 T可调 低温热源 A 1824年，法国青年工程师卡诺（N. L. S. Carnot， 1796 ~1832）发表了他关于热机效率的两个理论， 为提高热机效率指明方向。 二、卡诺循环(Carnot cycle) 5% 8% 50年 卡诺循环是由两个等温过程和两个绝热过程组成准静态循环过程。 卡诺正循环： abcda (卡诺热机) 以下讨论理想气体的卡诺循环。 ab过程： cd过程： bc和da过程： 卡诺热机效率： 1、最简单的循环过程。 3、 2、卡诺循环的效率仅仅由两热源的温度决定。 结论 卡诺致冷机(adcba) 致冷系数： 热泵 例6-6 有一卡诺制冷机，从温度为-10oC的冷藏室吸取热量，而向温度为20oC的物体放出热量。设该制冷机所耗功率为15kW，问每分钟从冷藏室吸取热量为多少？ 每分钟作功为 每分钟从冷藏室中吸取的热量为 每分钟向温度为20oC的物体放出的热量为 T1=293K，T2=263K，则 解： 例6-7 3.2?10 -2 kg氧气作ABCD循环过程。AB和CD都为等温过程，设T1=300K，T2=200K，V2 =2V1。求循环效率。 D A B C T1=300K T2=200K V2 V1 V p 解： 吸热 放热 吸热 放热 D A B C T1=300K T2=200K 吸热 吸热 放热 放热 思考：两卡诺循环 ，ABCDA,EFGHE，面积 求（1）效率之比　（2）吸热之比 T1 T2 A B C D E F G H p O V §6-4 热力学第二定律 一、 热力学第二定律 满足热力学第一定律（能量守恒）的过程一定能实现吗？ 如：效率为100%的热机（单源热机）？无功冷机？ 热力学第二定律是指示自发过程进行方向的规律。 孤立系统中自动进行的过程称自发过程。 如：热量能自动从高温物体传向低温物体；气体能从不平衡态自动过渡到平衡态， 它们的逆过程却不会自动进行。 不可能从单一热源吸收热量，使它完全转变为功，而不引起其他变化。 如Kelvin表述不成立 A T0 Q 热力学第二定律两种表述： 1.开尔文（Kelvin）表述： 指出了热功转换的方向性： 功转化为热为自发过程。 否定了第二类永动机或单源热机。 不可能把热量从低温物体传向高温物体，而不引起其他变化。 或热量不能自动地从低温物体传向高温物体。 2. 克劳修斯（Clausius）表述： 指出了热传递的方向性： 热量自动地从高温物体传向低温物体。 无功冷机是不可能造成的。 Q2 Q2 T1T2 T2 无功冷机 二、两种表述的等价性 Kelvin表述不成立 Clausius表述不成立 T1高温热源 T2低温热源 A Q Q2 Q2 +A 单源热机 C D 致冷机 Q2 Q2 T1 T2 无功冷机 反证法证明 Kelvin表述不成立 Clausius表述不成立 T2 A Q-Q2=A 单源热机 T1 T1高温热源 T2低温热源 Q2=Q1-A Q1=Q 热机 Q Q 无功冷机 A 例6-8 试证在p-V 图上两绝热线不相交。 证： 反证法 若两绝热线相交于点A 则作等温线与两绝热线 相交于B,C 循环BCAB，从单一热源吸收热量，使它完全 转变为功，而不引起其他变化，违反热力学第 二定律，所以是不可能的。 在p-V 图上两绝热线不相交。 o V p dT=0 B C A §6-5 可逆过程与不可逆过程 卡诺定理 一、 可逆过程与不可逆过程 可逆性判据： A B 系统复原，外界也复原。 设在某一过程P 中，系统从状态A变化到状态B。如果能使系统进行逆向变化，从状态B回复到初状态A，而且在回复到初态A时，周围的一切也都各自恢复原状，过程P 就称为可逆过程。 如果系统不能回复到原状态A，或者虽能回复到初态A，但周围一切不能恢复原状，那么过程P 称为不可逆过程。 i f V p 功热转换 功转换为热的过程是不可逆的；(Kelvin表述) 一切实际的热力学过程都是不可逆过程。 如果热力学过程中存在摩擦，此过程将是不可逆的。 热传递 热量由高温物体传向低温物体的过程是不可逆的。 热传导(大温差传热)的不可逆性。(Clausius表述) 讨论 气体的绝热自由膨胀的过程是不可逆的。 非平衡态到平衡态的过程是不可逆的。 外界对气体作了净功 故快速做功过程(非平衡过程)为不可逆过程。 过程无限慢 可逆过程 并转化为