第7章分子动理论、8章热力学.ppt

* b c 图8-20 p V a Vo po 9po To p/V 2= po / Vo2, Vc=3Vo , Tc=27To (2) 循环效率 =16.3% * 二.卡诺循环 卡诺循环由两个等温过程和两个绝热过程组成。高温热源温度为T1, 低温热源温度为T2。 d T1 a b c T2 图8-21 p V Q1 Q2 * 例题 8-11 卡诺循环中，高温热源温度是低温热源温度的n倍，一个卡诺循环中气体将把吸热的1/n倍交给低温热源。 由 得 所以 对卡诺致冷机，显然其致冷系数为 因 卡诺循环的效率只与高低温热源的温度有关，而与工作物质无关。 * 例题 8-12 卡诺循环中，高温热源温度T1=400k, 低温热源温度T2=300k,一个循环对外作功800J。现只把高温热源温度提高到T1，其它条件不变，要对外作功1000J，求T1? 和此时的效率。 解 前后两过程的共同点：放热不变。 =0.25 Q2=2400 =29.4% T1? =425k T1 a b c d T2 图8-21 p V T1? * 例题 8-13 把电冰箱视为卡诺致冷机，若室温t1=11°C, 冷冻室温度t2=-10 °C ,要从冷冻室吸走12500J的热量，需消耗多少电能？ 解 =12.5 即要从冷冻室吸走12500J的热量，需消耗电能1000J。 * 热力学第一定律表明，任何过程都必须遵守能量守恒，即效率大于100%的热机是不可能造成的。 那么是否满足能量守恒的过程都能实现呢？ 不是的。过程的进行是有方向、有条件的。这反映在热力学第二定律中。 1851年开尔文(Kelvin)提出:不可能制成一种循环动作的热机，只从单一热源吸收热量,使之完全变成有用的功,而不产生其他影响。 单一热源—各处温度均匀且恒定不变的热源。 其他影响—除吸热、作功以外的影响。 一.热力学第二定律的开尔文表述 §8-5 热力学第二定律及不可逆过程 * a.若不是循环过程则是可能的。如等温膨胀过程,就只从单一热源吸热使之完全变成有用功，但产生了其他的影响—气体的体积膨胀了。而且只有等温过程也不能组成循环动作的热机。 b.循环动作的热机至少要有两个热源：一个高温热源，一个低温热源。从高温热源吸热，一部分用来对外作功，同时还必须向低温热源放出一部分热量，工作物质才能回到初始状态，即热机的效率总是小于100%。 热量不能自动地从低温物体传向高温物体。 二.热力学第二定律的克劳修斯表述 * b.热力学第一定律和热力学第二定律是独立的。 热力学第一定律表明，任何过程都必须遵守能量守恒。 热力学第二定律说明，遵守能量守恒的过程未必都能实现，过程的进行是有方向、有条件的： 功可以完全变为热，但热就不能完全变为功。 热量能自动地从高温物体传向低高温物体，但不能自动地从低温物体传向高温物体。 扩散现象是有方向的。 气体的自由膨胀是有方向性的。 …... a.两种表述是等价的。 * 一个系统,由某一状态出发,经过某一过程P到达另一状态, 如果能找到某种方法使系统和外界完全复原, 则这一过程P称为可逆过程。 如果不能找到某种方法使系统和外界完全复原, 则这一过程P称为不可逆过程。 2 1 p V 图8-1 ? 可逆过程是实际过程的一种抽象，一个理想。理论上讲，只有无摩擦的准静态过程才是可逆的。而要做到完全没有摩擦是不可能的。因而实际宏观过程都是不可逆的。 三.可逆过程和不可逆过程 * 自然界中一切与热现象有关的实际宏观过程(自发过程)都是不可逆的。 这就是热力学第二定律的实质。 热功的转换是不可逆的：功可以完全变为热，但热就不能完全变为功。 热传递是不可逆的：热量能自动地从高温物体传向低高温物体，但不能自动地从低温物体传向高温物体。 扩散现象是是不可逆的。 气体的自由膨胀是是不可逆的。 …... 四.热力学第二定律的实质 * 五.卡诺定理 (1)在相同的高温热源(温度为T1)与相同的低温热源(温度为T2)之间工作的一切可逆机,其效率相等,都等于? =1-T