第八章：热力学基础2011.4.28.ppt

第八章：热力学基础 （ Thermodynamics ） 二、绝热过程（Adiabatic process）： §8-5 循环过程、卡诺循环 (Cyclical process、 Carnot cycle） §8-6 热力学第二定律 例3 一定量的气体，经历如下图所示的循环过程。其中 和 是等压过程， 和 绝热过程。已知 点温度 ， 点的温度 ，（1）证明该热机的效率为 ；（2）这个循环是卡诺循环吗？ 解：（1）由于 根据绝热过程方程得到： （2）该循环不是卡诺循环。其原因是：该循环由两条绝热线和两条等压线构成，而卡诺循环由两条绝热线和两条等温线构成。另外，效率公式中的温度含意是不同的。 小 结 1、正循环、逆循环的概念：掌握 4、提高热机效率的途径。重点 3、制冷系数：重点 2、热机的效率：重点 5、卡诺循环的热机效率：掌握 6、卡诺逆循环的制冷系数：掌握   前沿瞭望 二、 耗散结构理论： 耗散结构是普里高津（比利时）于1964年提出的。 一个远离平衡的开放系统（包括物理的、化学的、生物的 、社会的），在外界条件变化达到某一特定值时，系统通 过不断地与外界交换能量和物质，就有可能从原来的无序 状态转变为一种时间、空间或功能的有序状态。这种非平 衡下的新的有序结构就称之为耗散结构。 三、非平衡态热力学：研究生物系统有序，社会经济系统有序。 一、高真空技术与低温技术。 21世纪科技10大难题之一：宇宙高龄几何？ 现代宇宙学理论告诉我们，宇宙起源于“大爆炸”，宇宙中 所有的星系均彼此远离，宇宙处于普遍的膨胀之中。因此，如果能 够知道宇宙的膨胀速度，便可直接推算出宇宙的年龄。宇宙膨胀速 度的大小由一个关键数值决定，这就是“哈勃常数”。其值越小， 宇宙膨胀得越慢，宇宙达到目前的规模所花的时间也就越长，即宇 宙的年龄越大；反之，宇宙膨胀得越快，宇宙就越年轻。因此，若以 地球为中心，一直伸展至看得见的宇宙边缘，其距离就可透露宇宙 的年龄。天文学家尚未能一致肯定看得见的宇宙究竟有多大，其中 一个主要原因在于大爆炸发生的确实时间是个谜. 物 理 学 前 沿 介 绍： 1968年荣获诺贝尔物理学奖。 主要贡献： 物 理 学 史 介 绍： 美国物理学家。 Luis W.Alvarez(1911-1988) L.W.阿尔瓦列兹 对基本粒子物理学的决定性的贡献， 特别是通过发展氢气泡室和数据分 析技术而发现许多共振态。 1991年荣获诺贝尔物理学奖。 主要贡献： 法国物理学家。 P.G.德詹尼斯(1932- ) Pierre Gilles de Gennes 超导、液晶、聚合物及其界面 等材料科学方面的基础研究。 物 理 学 史 介 绍： 作业：P245页 第8-14题，第8-16题,第8-17题。 数学方法为物理学研究提供精确的形式化语言和表述工具。 预习： §8-6 热力学第二定律 本节重点： 1、掌握可逆过程与不可逆过程的概念。 2、掌握并理解热力学第二定律的两种标准表述。 4、掌握热力学第二定律的实质和统计意义。 3、理解宏观态、微观态、热力学概率（W）的概念。 5、了解玻尔兹曼熵公式，理解熵增原理。 一、可逆过程与不可逆过程:重点 1、自发过程的方向性：一切与热现象有关的实际宏观过程 都具有方向性，其相反过程不可能自然发生。 自发过程：是指在不受外界干扰的条件下进 行的过程。 （1）热传导过程具有方向性。 举例： （2）气体绝热自由膨胀的过程具有方向性。 （3）生命过程的方向性。 （4）功热转换的方向性。 2、可逆过程：若系统经历了一个过程，而过程的每一步都 可沿相反的方向进行，同时不引起外界的任何变化， 那么这个过程就称为可逆过程。 说明：无摩擦的准静态过程是可逆过程（是理想过程）。 3、不可逆过程 ：如对于某一过程，用任何方法都不能使系 统和外界恢复到原来状态，该过程就是不可逆过程。 举例： （1）扩散不可逆。 （2）热功转换不可逆。 1、新能源技术 2、信息技术 3、新材料技术 4、生物技术 5、航天技术 6、海洋技术 信息技术是高技术的前导。信息技术主要是指信 息的获取、传递、处理等技术。信息技术以微电子技 术为基础，包括通信技术、自动化技术、微电子技 术、