第六章 热力学..pptVIP

§1 热力学第一定律 一.内能、功、热量 讨论：1.正负号规定 讨论: 内能是状态的单值函数，所以 ?E 与过程无关 A 与过程有关，所以 Q 也与过程有关，即两者都是过程量。 §2 理想气体的等值过程 ３.物理意义 Q0时，E2－E10：等容吸热过程。外界传给气体的热量全部用于增加气体的内能 二.等压过程 (P　=常数) 三.等温过程(T=常数) ３.物理意义 Q0时，V2V1或p1 p2：等温膨胀过程。气体吸收的热量全部转化为对外作功 §３ 绝热过程 绝热过程：气体与外界无热量交换的变化过程 １.绝热过程方程 二.绝热线与等温线 2.物理方法：比较引起 p下降的因素 等温：引起压强下降的因素----V 的增加 绝热：引起压强下降的因素----V 的增加和T 的下降 §４ 循环过程 卡诺循环 一.循环过程 高温热源T1 1.热机效率：一次循环过程中，工质对外作的净功与从高温热源吸收热量Q1的比例，即 两个等温过程和两个绝热过程组成的循环 高温热源T1 §５ 热力学第二定律 一.开尔文说法 (1851年) §６ 可逆过程和不可逆过程 一.可逆过程和不可逆过程 三、 卡诺定理 定理1：工作在相同的高低温热源之间的所有可逆热机，不论用何种工质，效率都相等，为 §７ 热力学第二定律的统计意义和熵 三、熵 熵增原理 讨论 （1）、只有熵的变化才有意义。求某一状态的熵，应先选定一参考状态。为了方便往往把参考态的熵取为零,单位：J/k 高温热源T1 低温热源T2 开尔文表述：不可能制成一种循环动作的热机，只从单一热源吸收热量，使之完全变为有用的功而不产生其他影响。 说明: ①、“单一热源”：各部分温度均匀且恒定不变的热源；唯一。 ②、“循环动作”：是指热机的工质从某一初始态出发经历若干变化过程以后，最终返回到初始状态。 若不是循环动作，使一个热源冷却作功而不放出热量是完全可能的。如等温膨胀只从一个热源吸热，全部转变为功而不放出任何热量。但如果只是这样做功，工质就不可能复原。 ④、第二类永动机： 从单一热源吸热并将其全部用来作功（不违反热一律），而不放出热量给其它物体的机器(η=100%) ③、不产生其他影响：对外界 二.克劳修斯说法(1850年) 致冷机中，工质作逆循环 目的：使热量从低→高 A↓，?↑ . 问题: A=0 ? 克劳修斯说法:热量不能自动地从低温物体传向高温物体 讨论: ①、热量从低温物体传向高温物体是可能的，如制冷机，但不是自动的 ②、克劳修斯说法反映了热传导过程的不可逆性 经验表明：一致冷机的工质在经一循环过程后恢复原状，其唯一的效果就是把热量从低→高物体是不可能的. 低温热源T2 高温热源T1 ③、两种说法本质上的一致性 克劳修斯 T2 T1 T1 T2 T1 T2 T1 T2 反证法证明： 设克劳修斯说法不成立,即热量可以从低温物体自动地传给高温物体 讨论： 定义：若一个过程可以反向进行并返回到原状态，且系统和外界都不发生变化，则该过程称为可逆过程 二.自然现象的不可逆性 落叶永离，覆水难收 逝者如斯 ----自然界中，大多是不可逆的过程 功热转换是不可逆的 热传导是不可逆的 气体自由膨胀是不可逆的 一切与热现象有关的实际过程都是不可逆过程 无摩擦的准静态过程是可逆过程 在理论讨论的可逆过程是指无摩擦的准静态过程 如:理气准静态卡诺循环是可逆过程(正产生的影响由逆完全消除) T1 T2 T1 T2 定理2：工作在相同高低温热源间的所有不可逆热机的效率不可能高于工作在同样热源之间的可逆热机，即 卡诺定理指出了提高η的方向--使实际的不可逆机尽量地接近可逆机(即:减小摩擦、漏气、散热等) 热二律：热传递、热功转换的不可逆与热运动分不开 （以绝热自由膨胀的不可逆为例） ①、单个分子a来说： ∴ 就单个分子来说，它是有可能自动地退回到A室的。且它在A、B的机会均等（等体积），故退回A的几率是1/2。 抽前：a只能在A中运动 抽后：a可在整个容器中运动，由于碰撞，它可能一会在A，一会在B 一、统计意义 1、微观角度 ②、三个分子a、b、c 抽前：全在A室 抽后：每分子在A、B中几率均等1/2。 abc ab ac bc a b c 0 B室 0 c b a bc ac ab abc A室 ∴abc三个分子全部回到A室（自动收缩）的几率1/8=1/23 宏观上讲，我们不可能知道每一分子在那边，但可知道那边有几个分子——这样的区分叫一个宏观态（如左1，右2） 这8种分布（即可以区分每一个分子在那边）叫8个微观状态。 个微观态 一般说： 全在A中: 1/ 2N 很小 全在B中: 1/ 2N 很小 实际上是不可能出现 基本上均匀分布的宏观态: 绝大部分 2、宏观角度 a