第9讲 热力学第二定律.ppt

第四章 热力学第二定律 自发过程的方向性 自发过程：不需要任何外界作用而自动进 行的过程。 自发过程的方向性 功量 热力学第二定律的实质 能不能找出共同的规律性? 能不能找到一个判据? §4-1 热二律的表述与实质 热功转换 传 热 开尔文－普朗克表述 不可能从单一热源取热，并使之完全转变为有用功而不产生其它影响。 开尔文－普朗克表述 不可能从单一热源取热，并使之完全转变为有用功而不产生其它影响。 理想气体 T 过程 q = w Heat reservoirs Thermal Energy Source perpetual-motion machine of the second kind 第二类永动机：设想的从单一热源取热并 使之完全变为功的热机。 Perpetual –motion machine of the second kind 第二类永动机??? 如果三峡水电站用降温法发电，使水 温降低5?C，发电能力可提高11.7倍。 第二类永动机??? 克劳修斯表述 不可能将热从低温物体传至高温物体而不引起其它变化。 克劳修斯表述 不可能将热从低温物体传至高温物体而不引起其它变化。 两种表述的关系 开尔文－普朗克 表述 证明1、违反开表述导致违反克表述 证明2、违反克表述导致违反开表述 热二律的实质 热一律与热二律 热一律否定第一类永动机 §4-2 卡诺循环与卡诺定理 卡诺循环— 理想可逆热机循环 卡诺循环热机效率 卡诺循环热机效率的说明 ? ?t,c只取决于恒温热源T1和T2 而与工质的性质无关； 卡诺逆循环?卡诺制冷循环 T0 ? c 卡诺逆循环?卡诺制热循环 T1 ? ’ 三种卡诺循环 例 题 例 题 例 题 * Second Law of Thermodynamics 能量之间数量的关系 热力学第一定律 能量守恒与转换定律 所有满足能量守恒与转换定律的过程是否都能自发进行 自然界自发过程都具有方向性 热量由高温物体传向低温物体 摩擦生热 水自动地由高处向低处流动 电流自动地由高电势流向低电势 自发过程具有方向性、条件、限度 摩擦生热 热量 100% 热量 发电厂 功量 40% 放热 Spontaneous process 自然界过程的方向性表现在不同的方面 热力学第二定律 热二律的表述有 60-70 种 1851年 开尔文－普朗克表述 热功转换的角度 1850年 克劳修斯表述 热量传递的角度 Kelvin－Planck Statement It is impossible for any device that operates on a cycle to receive heat from a single reservoir and produce a net amount of work. 热机不可能将从热源吸收的热量全部转变为有用功，而必须将某一部分传给冷源。 理想气体 T 过程 q = w Kelvin－Planck Statement T s p v 1 2 热机：连续作功 构成循环 1 2 有吸热，有放热 Heat Thermal Energy Sink 冷热源:容量无限大，取、放热其温度不变 但违反了热 力学第二定律 这类永动机 并不违反热力 学第一定律 第二类永动机是不可能制造成功的 环境是个大热源 锅 炉 汽轮机 发电机 给水泵 凝汽器 Wnet Qout Q 过热器 设水位差为180米 重力势能转化为电能： mkg水降低5?C放热： 单热源热机 水面 制冷系统 耗功 水 发电机 蒸汽 It is impossible to construct a device that operates in a cycle and produces no effect other than the transfer of heat from a lower-temperature body to a higher-temperature body. Clausius statement 热量不可能自