[理学]大学物理 06.ppt

实际上约30%！ （3）卡诺热机的效率 即热机效率不能达到100%（？） 例如：南京发电厂某台机组 则其效率为 又例：一台致冷机(冰箱)，其致 冷系数约是卡诺致冷机的55%， 今在如下情况下工作： 　室温200C（293K）冰箱冷室50C（278K）欲使从室内传入冰箱的热量(每天2.0×107J)不断排出，该冰箱的功率为多大？ 解：冰箱的致冷系数 由 的定义 即一昼夜耗电约0.6度 所以 （每天） 其中 为从低温热源吸收的热量，则 （每天） 又因为 （每天） 功率 （瓦） （3）“冷泵”与“热泵” 　而从另一角度来看，所放出的热量是可以利用的，把它送到高温热源中去，又是一个“热泵” 如果将机器适当“换向”，一机就能两用！ 致冷机向高温热源放出热量 　　　　降低了低温热源的温度——“冷泵” 高温热源 低温热源 致冷机 高温热源 低温热源 热机 3、卡诺定理 （1）在同样高低温度之间工作的一切卡诺机（可逆机），其效率都相等 给出提高热机效率的途径和提高效率的局限。 （2）在同样高低温度之间工作的一切不可逆机效率 五、热力学第二定律 1、定律的引出 什么规律？ 热机吸收的热量不能全部转换为功 不违背第一定律却又不能实现 自然界是还存在着其它的定律和规律 热机效率 不能等于100% （1）除热力学第一定律外，还得有另一规律使更为完善，缺一不可！ （2）功可以全部转换为热，但热不能全部转换为功，这里有一个条件和方向性的问题 2、热力学第二定律的两种表述 开尔文：不可能制造出一种循环工作热机，　　　它只使单一热源冷却来作功，而不 　　　放出热量给其它物体，或者说不使　　　外界发生任何变化 克劳修斯：不可能把热量从低　　　　　温自动传到高温物　　　　　体而不引起外界变　　　　　化 3、对定律的说明 （1）其它说法：如第二类永动机不可能实现等。这是因为自然界中热功有关的现象都有内在的联系，可以有多种表述。前者两种表述最先最完整提出。 （2）两种表述的等价性 4、可逆过程和不可逆过程 （1）可逆过程：如果逆过程能重复正过　　　　　　　 程的每一状态，且不引　 起其它变化 前面提到 热 功和热 功 能量传递：高温 低温，高温 低温 都涉及到一个问题，即从A态 B态（可能）而从B态 A态是否可能的问题 例如：单摆的运动（有否有摩擦等耗散力） 气体自由膨胀 热传导 * * 第六章 热 力 学 基 础 前言： 热力学研究对象：物质的热运动 　　　　　　（另一种运动形式） 热运动：（固体、液体、气体）大量微粒（原子，分子等）不停地无规则运动 研究对象（系统）的复杂性： 大量微粒1023；速度102—103ms-1；线度10-10m；质量10-26kg；每秒碰撞次数—109 研究方法（气体）： 1、能量观点出发，以实验方法研究热现象的宏观规律（热力学） 2、应用统计方法（大量无规律运动微粒的集体行为）研究其微观本质（气体动理论） 一、理想气体的物态方程 1、描写气体的参量 —压强 —体积 2、平衡态 3、理想气体的状态方程 —绝对温度 气体状态参量不受时间变化 时称为平衡态，在 图上有一确定点 在平衡态时的理想气体各状态量有 —气体质量， —气体的摩尔质量， 　　　　　　　　　（摩尔气体常量） 二、热力学中的几个基本概念和重要物理量 1、热力学系统：研究的对象 孤立系统：不受外界任何影响的系统 开放系统：与外界有能量等交换的系统 2、热力学过程：系统从一个平衡态到另一个平衡态的变化过程 平衡（准静态）过程：过程的中间状态都可以看作平衡状态 　Ｐ－Ｖ图上可用一条曲线表示—过程曲线 准静态过程是理想过程 3、热力学的几个重要物理量 （1）功（体积变化所作的功） Ｐ－Ｖ图上过程曲线下所包围的面积 ★功是过程量不是状态量 （2）热量：系统与外界由于温差而传递的能量 ★热量传递与过程有关，也是过程量 （3）内能：系统内部的能量　　　　　　是描述系统状态的一个物理量（系统内所有分子热运动的能量） 复习：热量　　　热容 　★内能是状态量，内能的变化（增量）与经历过程无关 4、热力学第一定律 　★理想气体内能只是温度的单值函数 （1）定律：系统从外界吸收热量，使系统内能增加和系统对外做功 或 注意　　　　　　　　的正负号规定 （2）第一类