第五章热力学基础.pptVIP

大学物理学 奥托循环工质为燃料与空气的混合物，利用燃料的燃烧热产生巨大压力而作功。 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 （4）在相同高温热源和低温热源之间的工作的 一切热机中，卡诺循环的效率最高。 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 致冷系数 例 1mol氧气作如图所示的循环.求循环效率. 解: Q p V p V 0 0 0 等 温 a b c 0 2V Q Q ca ab bc C--毛细节流阀? B--冷凝器? D--冷库?? E--压缩机 5.实际热机和制冷机 电冰箱 冷却水 冷库 蒸发器 电动压缩泵将致冷剂（氟里昂）压缩成高温高压气体，送至冷凝器，向空气（高温热源）中放热。经过毛细管减压膨胀，进入蒸发器吸收冰箱（低温热源）的热量， ，之后变为低压气体再一次循环…….。 原理： 内燃机 奥托循环:汽油机和煤气机的理想热力循环。它是19世纪德国工程师N.A.奥托提出的,因而得名。图1为奥托循环在压-容(p-V)图和温-熵(T-S)图上的表示。它是由绝热压缩过程 1-2、定容加热过程2-3、绝热膨胀过程3-4和定容放热过程 4-1所组成的可逆循环。 η仅与压缩比 ??????????????????和比热容比γ（取决于工质的性质）有关。ε越高，η也越高,但实际上ε受可燃气体混合物爆震特性的限制，而且随着ε的提高，它对η的影响越来越小，所以ε值不能取得过高，一般在6～10之间。此外，γ越大，η也越高 一、可逆过程和不可逆过程 可逆过程: 在系统状态变化过程中,如果逆过程能重复正过程的每一状态,而不引起其他变化. 不可逆过程: 在不引起其他变化的条件下 , 不能使逆过程重复正过程的每一状态 , 或者虽然重复但必然会引起其他变化. 注意：不可逆过程不是不能逆向进行，而是说当过程逆向进行时，逆过程在外界留下的痕迹不能将原来正过程的痕迹完全消除。 ? 5-3 热力学第二定律 例如不计阻力的单摆运动可逆过程。 (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。 热传递过程是有方向性的。 (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。 开尔文表述 不可能制成一种循环动作的热机，它只从单一热源吸取热量，并使之完全变成有用的功而不引起其他变化。 另一表述： 第二类永动机（从单一热源吸热并全部变为功的热机）是不可能实现的。 二、 热力学第二定律 1. 热力学的二定律的表述 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。 2.两种表述的一致性 高温热源T1 低温热源T2 高温热源T1 低温热源T2 违背开尔文表述，就违背了克劳修斯表述 高温热源T1 低温热源T2 高温热源T1 低温热源T2 总之热二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。 违背克劳修斯表述，就违背了开尔文表述 不可逆过程的初态和终态存在怎样的差别? 假设A中装有a、b、c、d 4个分子（用四种颜色标记）。 开始时，4个分子都在A部，抽出隔板后分子将向B部扩散并在整个容器内无规则运动。 3. 热力学第二定律的统计意义 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 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 从图知,4个粒子的分布情况,总共有16=24个微观态。 A4B0和A0B4, 微观态各为1，几率各为1/16; A3B1和A1B3, 微观态各为4，几率各为4/16， A2B2， 微观态为6，几率最大为6/16。 若系统分子数为N，则总微观态数为2N，N个分子自动退回A室的几率为1/2N。 1mol气体的分子自由膨胀后，所有分子退回到A室的几率为 而分子处于均匀分布的宏观态，相应的微观态出现的几率最大，实际观测到的可能性或几率最大。对于1023个分子组成的宏观系统来说，均匀分布和趋于均匀分布的微观态数与微观状态总数相比，此比值几乎或实际上为100%。 意味着此事件观察不到。 平衡态