7-(4-6) 卡诺循环 第二定律 熵.ppt

(1)开尔文表述 不可能制成一种循环动作的热机，它只从一个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而不产生其它影响的热机）是不可能实现的。 一.热力学第二定律 (2)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。 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 高温热源T1 低温热源T2 高温热源T1 低温热源T2 热二律指出了效率100%的热机制造不出来。 准静态无摩擦过程为可逆过程 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, 这样的过程叫做可逆过程 . （可逆过程是一种理想化的过程。） 二 可逆过程与不可逆过程 非准静态过程为不可逆过程 . 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，或者虽能重复但必然会引起其他变化，这样的过程叫做不可逆过程. 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。 二、可逆过程和不可逆过程 一切与热现象有关的实际过程都是不可逆的。 可逆过程的条件 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 . （可逆过程是一种理想化的过程。） 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 1） 在相同高温热源和低温热源之间工作的任 意工作物质的可逆机都具有相同的效率 . 三 卡诺定理 2） 工作在相同的高温热源和低温热源之间的一切不可逆机的效率都不可能大于可逆机的效率 . ( 不可逆机 ) （可逆机） 以卡诺机为例，有 结论 ： 可逆卡诺循环中, 热温比总和为零 . 热温比 等温过程中吸收或放出的热量与热源温度之比 . 可逆卡诺机 1. 熵概念的引进 如何判断孤立系统中过程进行的方向？ 一 克劳修斯熵 任一微小可逆卡诺循环 对所有微小循环求和 当 时，则 任意的可逆循环可视为由许多可逆卡诺循环所组成 结论 : 对任一可逆循环过程, 热温比之和为零 . * 第七章 热力学 7 – 4 卡诺循环 * * 第七章 热力学基础 * * 第七章 热力学基础 7 – 5 热力学第二定律 * * 第七章 热力学基础 7 – 6 熵 热力学第二定律的统计意义 * 过程 特征 过程方程 A ΔE Q 气体摩尔热容 等体 等压 等温 绝热 V=C A=0 P=C T=C dE=0 dQ=0 0 0 热机发展简介 1698年萨维利和1705年纽可门先后发明了蒸汽机 ，当时蒸汽机的效率极低 . 1765年瓦特进行了重大改进 ，大大提高了效率 . 人们一直在为提高热机的效率而努力， 从理论上研究热机效率问题， 一方面指明了提高效率的方向， 另一方面也推动了热学理论的发展 . 各种热机的效率 液体燃料火箭 柴油机 汽油机 蒸汽机 热机 ：持续地将热量转变为功的机器 . 工作物质（工质）：热机中被利用来吸收热量并对外做功的物质 . 冰箱循环示意图 1. 系统经过一系列变化状态过程后，又回到原来的状态的过程叫热力学循环过程 . 热力学第一定律 净功 特征 一 循环过程及其效率 A B 总吸热 总放热 （取绝对值） 正循环 工质在整个循环过程中对外作 的净功等于曲线所包围的面积。 正循环过程是将吸收的热量Q1中的一部分转化为有用功A净，另一部分Q2放回给外界。 沿顺时针方向进行的循环称为正循环。——热机 沿反时针方向进行的循环称为逆循环。——致冷机 A B 热机 2. 热机效率和致冷机的致冷系数 热机效率 高温热源 低温热源 热机（正循环） A B 致冷机致冷系数 致冷机（逆循环） 致冷机 高温热源 低温热源 A B 二、卡诺循环 由两个准静态等温过程和两个准静态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 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V