[理学]热学_11.ppt

指出了提高热 机效率的途径。 Q1 Q2 1 2 3 4 P v 0 V1 V4 V2 V3 T1 T2 一、自然界中与热现象有关的实际宏观过程的方向性 1. 热量能自动从高温物体 ? 低温物体， 但热反过来 ? 功而不引起其它变化办不到。 2. 功 ? 热很容易发生， 但反过来是不可能的。 § 11.5热力学第二定律 3. 气体的自由膨胀； 4. 盐溶于水； 5. 新机器放于空气中会生锈； 12. 人从生 ––– 长 ––– 老 ––– 病 ––– 死。 二、热力学第二定律的两种表述 1. 开尔文表述：不可能从单一热源吸热使之完全变成功而不引起其它变化。 2. 克劳修斯表述：热量不可能自动地从低温物体传向高温物体。 两种表述是等价的。 证明I：若开尔文表述不成立，那么克劳修斯表述也不成立。 开尔文表述不成立，(有一循环K) 将功 A 带动一卡诺致冷机 C 其复合机的总效果， 违背了克劳修斯表述。 反证法： Q1+ Q2 Q2 c T1 T2 A k Q1 T1 Q2 Q2 c T2 复合机 Q1+ Q2 Q2 c T1 T2 A k Q1 证明II：若克劳修斯表述不成立，则开尔文表述也不成立。 克劳修斯表述不成立 (有过程 B) 加一卡诺热机 D 违背开尔文表述。 B、D 组成复合机， A T1 T2 Q2 Q2 B D Q1 反证法： Q2 T1 T2 A k 复合机 Q1– Q2 A T1 T2 Q2 Q2 B D Q1 Q2 一、可逆与不可逆过程 系统从状态 A 状态 B E 过程 若从 B 返回到 A，周围一切也都恢复到原样， 则 E 过程为可逆过程， 否则为不可逆过程。 §11.6 热力学第二定律的微观本质 例1. 单摆 无摩擦 ––– 可逆过程 有摩擦 ––– 不可逆过程 A B E 2. 气体迅速膨胀 迅速膨胀 不可逆过程 迅速压缩 气体缓慢膨胀为可逆过程。 A A A 无摩擦的准静态过程为可逆过程。 开尔文表述说明 功 ? 热是不可逆过程 克劳修斯表述说明 热量传递是不可逆过程 若膨胀的气体可以自动收缩, 则开尔文表述也不成立. 热力学第二定律的实质： 一切与热现象有关的实际宏观过程都是不可逆的。 证明： A Q 气体可以自动复原 违背开尔文表述 T1 A Q 复合过程 气体作等温膨胀 二、热力学第二定律的微观本质 功 ? 热 从微观上看是大量分子的运动从有序状态向无序状态的方向进行。 热传递 两物体温度不同 (虽然两物体都是大量分子的无序运动)，但还可以按平均动能的大小区分两个物体，热平衡后我们连按平均动能也不能区分两物体了，即大量分子运动的无序性增加了。 从能量的观点出发，运用逻辑推理的方法，分析研究物质状态变化过程中热、功转换的关系和条件问题。 对热运动研究 热力学 实验与逻辑推理 宏观 §11.1 热力学第一定律 §11.2 对理想气体等值过程的应用 §11.3 热容 绝热过程 §11.4 循环过程和循环效率 §11.5 热力学第二定律 熵 内燃机结构 习题：1、2、4、5、6、7、8、9、10、12、13 一、内能 功 热量 1. 内能 系统内所有分子的动能，分子间的势能的总和称内能。 内能是状态的函数。 改变内能的方法： 对系统作功 A? 和向系统传递热量 Q A? Q §11.1热力学第一定律 2. 功 热量 区别： ①条件：物体发生宏观位移 热量： ②功、热量不是态函数，是过程量。 ②结果：是通过物体宏观位移将机械能（有 序运动的能量）转变成分子热运动的内能（无序运动的能量）。 功： ①功、热量：都是内能改变的量度 共同点 ②效果 内能由一个物体转移到另一物体中。热量是在传热过程中所传递的能量的多少。 ①条件：系统和外界温度不同。 二、热力学第一定律 A? + Q = E2 – E1 Q = E2 – E1 – A? Q = E2 – E1 + A 外界向系统传递的热量，等于系统内能的增量加系统对外作功之和，称热力学第一定律。 Q 0 系统吸热Q 0 系统放热 A 0 系统对外作功A 0 外界对系统作功 热力学第一定律是包括热现象在内的能量转换和守恒定律。 三、准静态过程 系统在状态变化的过程中，所经历的中间状态都无限接近平衡态的变化过程, 称准静态过程或平衡过程。 (1) “无限缓慢” 。 （2）理想气体准静态过程为 P－V 图中的一条曲线所示。 特点 abc: A=42 (J) Q = ?E + A=-308J Q = ?E + A=42+224=266 J Q = ?E + A Q=350J A=126J ?E