大物第七章__热力学基础.pptVIP

大学物理学 3.致冷系数 致冷系数 工质把从低温热源吸收的热量和外界对它所作的功以热量的形式传给高温热源，其结果可使低温热源的温度更低，达到制冷的目的。吸热越多，外界作功越少，表明制冷机效能越好。 热机效率 制冷系数 二. 卡诺循环 由两个等温过程和两个绝热过程所组成的循环称之为卡诺循环。 高温热源T1 低温热源T2 工质 卡诺热机 1?2：与温度为T1的高温热源接触，T1不变， 体积由V1膨胀到V2，从热源吸收热量为: 2?3：绝热膨胀，体积由V2变到V3，吸热为零。 3?4：与温度为T2的低温热源接触,T2不变，体积由V3压缩到V4，从热源放热为: 4?1：绝热压缩，体积由V4变到V1，吸热为零。 对绝热线23和41： 说明： （1）完成一次卡诺循环必须有温度一定的高温 和低温热源。 （2）卡诺循环的效率只与两个热源温度有关。 （3）卡诺循环效率总小于1。 现代热电厂 水蒸气温度5800C, 冷凝水温度约300C 理论 实际 卡诺制冷机 逆向卡诺循环反映了制冷机的工作原理，其能流图如图所示。 工质把从低温热源吸收的热量Q2和外界对 它所作的功W以热量的形式传给高温热源Q1. 高温热源T1 低温热源T2 工质 制冷系数 奥托循环的效率 a?b：绝热压缩 b?c：等容吸热 c?d：绝热膨胀 d?a：等容放热 例 1mol氧气作如图所示的循环.求循环效率. 解: p 0 Q p V V 0 0 0 等 温 a b c 2V Q Q ca ab bc 例 设有一以理想气体为工质的热机循环，如图所 示．试证其循环效率为 证: 等体过程 吸热 绝热过程 等压压缩过程 放热 循环效率 (1) 功热转换 功变热是自动地进行的。 功热转换的过程是有方向性的。 (2)热传导 热量是自动地从高温物体传到低温物体。 热传导过程是有方向性的。 (3)气体的绝热自由膨胀 气体自动地向真空膨胀。 气体自由膨胀过程是有方向性的。 一切与热现象有关的实际过程都是不可逆的。 可逆过程是理想化的过程。 只有无摩擦的准静态过程才是可逆过程。 7-4 热力学第二定律 一、自发过程的方向 说明实际过程进行方向的规律叫热力学第二定律(second law of thermodynamics)。 解决与热现象有关的实际过程的方向问题。 二、热力学第二定律 热力学第二定律有许多表述。最早提出并作为标准表述的是1850年克劳修斯(Clausius)提出的克劳修斯表述和1851年开尔文(Kelvin)提出的开尔文表述。 1. 热力学第二定律的两种表述 克劳修斯表述：热量不可能自动地从低温物体传到高温物体。 当两个不同温度的物体相互接触时，热量将由高温物体向低温物体传递，而不可能自发地由低温物体传到高温物体。 与之相应的经验事实： 如果借助制冷机，当然可以把热量由低温传递到高温，但要以外界作功为代价，也就是引起了其他变化。 克劳修斯 开尔文表述：不可能从单一热源吸取热量，使之完全变成有用的功而不产生其他影响。 功可以完全变热，但要把热完全变为功而不产生其他影响是不可能的。如：热机。 等价表述： 第二类永动机（从单一热源吸热并全部变为功的热机）是不可能制造出来的。 与之相应的经验事实： 热全部变为功的过程也是有的 如：理想气体等温膨胀。 开尔文 高温热源T1 低温热源T2 高温热源T1 低温热源T2 开尔文表述：不可能从单一热源吸取热量，使之完全变成有用的功而不产生其他影响。 克劳修斯表述：热量不可能自动地从低温物体传到高温物体。 2.??两种表述的等价性 假设开尔文表述不成立 克劳修斯表述表述不成立 高温热源T1 低温热源T2 高温热源T1 低温热源T2 热力学第二定律的实质是表明一切自发过程都是不可逆的。它是说明热力学过程的方向、条件和限制的。 开尔文表述不成立 假设克氏表述表述不成立 ? 3.热力学第二定律的统计意义 自发过程是不可逆的。可以自动地由初态到末态，而不可能自动地由末态回到初态。 几率 很小 几率大 末状态 如：初状态 一个被隔板分为A、B相等两部分的容器，装有4个不同的分子（分别以不同颜色表示）。 开始时，4个分子都在A部，隔板被抽出后，4分子在容器中可能的分布情形如下图所示： 以气体自由膨胀为例，来讨论： 浓度分布 （宏观态） 详细分布 （微观态） A4B0（宏观态） 微观态数 1 A3B1（宏观态） 微观态数4 A2B2（宏观态） 微观态数 6 浓度分布 （宏观态） 详细分布 （微观态） A1B3（宏观态） 微观态数 4 A0B4（宏观态） 微观态数 1 4个粒子分布情