T-S图在卡诺定理教学中应用.pdfVIP

2011年10月 湖南师范大学自然科学学报 V01．34 JournalofNaturalScienceofHunanNormal 第34卷学术专刊 University Oct．，2011 T-S图在卡诺定理教学中的应用 关新新。，石秋芝，刘 蒲 (郑州大学化学系，中国郑州450001) 摘要利用T-S图来证明以任意可逆循环工作的热机，其循环中经历的最高温度和最低温度与卡诺热机相 同时，其热机效率总是低于卡诺热机的热机效率． 关键词T-S图；卡诺循环；任意循环；热机效率 中图分类号G652 文献标识码A 文章编号1000-2537(2011)Z1-0184-02 The ofT-S on ofCarnotLaw ApplicationGraphProving GUAN Pu Xin-xin’，SltlQiu-zhi，LIU of Chemistry，ZhengzhouUniversity，Zhengzhou450001，China) (Department tO ofan lowerthan of AbstractT-S wasused thatthe is that arbitrarycyclealways graph prove efficiency Camot worksatthesame andlowest asCatnot cycle，which highesttemperature temperaturecycle． wordsT-S Key graph；Camotcycle；arbitrarycycle；efficiency 1 BS图的本质 T-S图是以温度(r)为纵坐标，熵(s)为横坐标，来表述系统进行的热力学过程而得到的图形【l】．因为温 度(r)和熵(S)均为状态函数，所以图中的任一点对应于系统的一个状态，任意一条曲线表示系统经历了一 个可逆过程，如图l(a)，任意一条封闭曲线表示系统经历了一个可逆循环，如图1(b)． 旯，) ， J ， 上曲线下方的面积表示系统在相应的可逆过程中吸收或放出的热，如图l(a)中曲线AB下的面积，对于一个 可逆循环，则闭合曲线ABCDA面积为系统经历循环过程所吸收的热，如图1(b)，因为是循环过程，所以闭合 曲线的面积同时也等于循环过程系统所做的功． 2 用DS图解释卡诺定理 卡诺在经过大量的实验得出著名的卡诺定理：所有工作于同问热源与同温冷源之间的热机，其效率都不 可能超过可逆机．卡诺定理因其在讨论热功转换时引入了一个不等号而具有非常重大的意义，这个不等号在 原则上解决了热机效率问题，也解决了化学反应的方向问题心J． 在图2中，工作在温度为L和疋问的卡诺热机效率(町)为矩形FGHI的面积与矩形S，FGS2的面积之比． 的面积之比． ，收稿日期：20114)9-22 *ii讯作者，E-mail：guattrdn@z巩．edu．锄 积为口．，B∞的面积为啦，CIID的面积为q，D掰的面积为山别：