大学物理上（南京理工大学）第七章 热力学基础.pptVIP

准静态无摩擦过程为可逆过程 可逆过程 卡诺循环是可逆循环。 可逆传热的条件是：系统和外界温差无限小， 即等温热传导。 在热现象中，这只有在准静态和无摩擦的条 件下才有可能。无摩擦准静态过程是可逆的。 可逆过程是一种理想的极限，只能接近，绝不 能真正达到。因为，实际过程都是以有限的速 度进行，且在其中包含摩擦，粘滞，电阻等耗 散因素，必然是不可逆的。 经验和事实表明，自然界中真实存在的过程都 是按一定方向进行的，都是不可逆的。例如： 无摩擦、无机械能损失的、无限缓慢的平衡过程 才是可逆过程。 非准静态过程为不可逆过程 . 不可逆过程 准静态过程（无限缓慢的过程），且无摩擦力、粘滞力或其他耗散力作功，无能量耗散的过程 . 可逆过程的条件 理想气体绝热自由膨胀是不可逆的。在隔板被抽去的瞬间，气体聚集在左半部，这是一种非平衡态，此后气体将自动膨胀充满整个容器。最后达到平衡态。其反过程由平衡态回到非平衡态的过程不可能自动发生。 气体的自由 膨胀是不可 逆的 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 气体的绝热自由膨胀 （Free expansion） 热传导过程是不可逆的。热量总是自动地由高温物体传向低温物体，从而使两物体温度相同，达到热平衡。从未发现其反过程，使两物体温差增大。 人的生命过程是不可逆的。 自然界自发进行的过程都是不可逆的。 热传导 （Heat conduction） 功热转换 通过摩擦而使功变热的过程是不可逆的，或，热不能自动转化为功；或，唯一效果是热全部变成功的过程是不可能的。 功热转换过程具有方向性。 一切实际过程都是不可逆的。 可逆过程只是一种理想模型。 ◆ 非平衡态到平衡态的过程是 不可逆的 不可逆的 自动地 ◆ 一切与热现象有关的实际宏观过程都是不可逆的。 1 开尔文说法： 不可能从单一热源吸收热量使之完全变为功，而不引起其它任何变化 . 二 热力学第二定律的两种表述 说明功热转换的不可逆性。 等温膨胀过程是从单一热源吸热作功，但气体体积膨胀了，即对外界造成了影响。 1 2 A A 低温热源 高温热源 卡诺热机 A A B C D 卡诺循环需两个热源，使外界发生变化，且效率不可能等于一 虽然卡诺致冷机能把热量从低温物体移至高温物体，但需外界作功且使环境发生变化 . 2 克劳修斯说法：热量不可能自动从低温物体传到高温物体而不引起外界的变化 .（热传导的不可逆） 高温热源 低温热源 卡诺致冷机 A A B C D 注 意: 1 热力学第二定律是大量实验和经验的总结. 3 热力学第二定律开尔文说法与克劳修斯说法具有等效性 . 2 热力学第二定律可有多种说法，每一种说法都反映了自然界过程进行的方向性 . 热机 高温热源（T1） 低温热源（T2） Q1 Q1+Q2 制冷机 高温热源（T2） 低温热源（T1） Q2 Q2 Q2 A 反证法：违反了Kelvin 表述也就违反了Clausius表述 两种表述的等价性 Q1 Q1 热机 反证法：违反了Clausius 表述也就违反了Kelvin表述。 高温热源（T1） 低温热源（T2） A Q1-Q2 热机 低温热源（T2） Q1 Q2 A=Q1-Q2 因此，各种自然界热过程的不可逆性是相互关联的。这些过程具有方向性，都是不可逆过程。 非自发传热 自发传热 高温物体 低温物体 热传导 热功转换 完全 功 不完全 热 自然界一切与热现象有关的实际宏观过程都是单向的、不可逆的 . 热力学第二定律的实质 无序 有序 自发 非均匀、非平衡 均匀、平衡 自发 7-5 卡诺定理 熵 定理一：工作在相同高温热源与低温热源之间的所有可逆卡诺热机的效率相等。 一、 卡诺定理 定理二：工作在相同高温热源与低温热源之间的所有不可逆卡诺热机的效率总是小于可逆卡诺热机的效率。 2）等压过程 V P V1 V2 P 特点： 参量关系： 功： 热量： 内能 变化： 热一律： 3）等温过程： V P P1 V1 V2 P2 T1 T2 特点： 参量关系： 功： A V P P1 V1 V2 P2 T1 T2 热量： 内能变化： 热一律： 4）绝热过程 特点： 参量关系： 考虑一微小