機(jī)電一體化物理課件第4章熱力學(xué)基礎(chǔ)

1、第四章 熱力學(xué)基礎(chǔ)4-1、2、3 熱力學(xué)第一定律熱力學(xué)第一定律 1. 熱力學(xué)過程熱力學(xué)過程 熱力學(xué)系統(tǒng)：熱力學(xué)系統(tǒng)：在熱力學(xué)中，一般把所研究的在熱力學(xué)中，一般把所研究的物體或物體組稱為熱力學(xué)系統(tǒng)，簡稱系統(tǒng)。物體或物體組稱為熱力學(xué)系統(tǒng)，簡稱系統(tǒng)。 熱力學(xué)過程：熱力學(xué)過程：熱力學(xué)系統(tǒng)（大量微觀粒子組熱力學(xué)系統(tǒng)（大量微觀粒子組成的氣體、固體、液體）狀態(tài)隨時間變化的過程。成的氣體、固體、液體）狀態(tài)隨時間變化的過程。 如容器中的氣體分子集合或溶液中液體分子如容器中的氣體分子集合或溶液中液體分子的集合或固體中的分子集合。的集合或固體中的分子集合。非靜態(tài)過程非靜態(tài)過程 系統(tǒng)從平衡態(tài)系統(tǒng)從平衡態(tài)1 1到平衡態(tài)

2、到平衡態(tài) 2，經(jīng)過一個過程，經(jīng)過一個過程, ,平平衡態(tài)衡態(tài) 1 必首先被破壞，系統(tǒng)變?yōu)榉瞧胶鈶B(tài)，從非平必首先被破壞，系統(tǒng)變?yōu)榉瞧胶鈶B(tài)，從非平衡態(tài)到新的平衡態(tài)所需的時間為弛豫時間。衡態(tài)到新的平衡態(tài)所需的時間為弛豫時間。 當(dāng)系統(tǒng)宏觀變化比弛豫更快時，這個過程中每一當(dāng)系統(tǒng)宏觀變化比弛豫更快時，這個過程中每一狀態(tài)都是非平衡態(tài)。狀態(tài)都是非平衡態(tài)。準(zhǔn)靜態(tài)過程準(zhǔn)靜態(tài)過程 當(dāng)系統(tǒng)弛豫比宏觀變化快得多時，這個過程中當(dāng)系統(tǒng)弛豫比宏觀變化快得多時，這個過程中每一狀態(tài)都可近似看作平衡態(tài)，該過程就可認(rèn)為是每一狀態(tài)都可近似看作平衡態(tài)，該過程就可認(rèn)為是準(zhǔn)靜態(tài)過程。準(zhǔn)靜態(tài)過程。 在過程中每一時刻，系統(tǒng)都處于平衡態(tài)，這是在過程

3、中每一時刻，系統(tǒng)都處于平衡態(tài)，這是一種理想過程。一種理想過程。例例1：外界對系統(tǒng)做功：外界對系統(tǒng)做功u過程無限緩慢，無摩擦。過程無限緩慢，無摩擦。 非平衡態(tài)到平衡態(tài)的過渡時間，即弛豫時間，非平衡態(tài)到平衡態(tài)的過渡時間，即弛豫時間，約約 10 -3 秒秒 ，如果實際壓縮一次所用時間為，如果實際壓縮一次所用時間為 1 秒，秒，就可以說是準(zhǔn)靜態(tài)過程。就可以說是準(zhǔn)靜態(tài)過程。 外界壓強(qiáng)總比系統(tǒng)壓強(qiáng)大一小量外界壓強(qiáng)總比系統(tǒng)壓強(qiáng)大一小量p ，就可以，就可以緩慢壓縮。緩慢壓縮。例例2：系統(tǒng)（初始溫度：系統(tǒng)（初始溫度 t1）從）從 外界吸熱外界吸熱從從 t1 到到 t2 是準(zhǔn)靜態(tài)過程是準(zhǔn)靜態(tài)過程 因為狀態(tài)圖中任何

4、一點都代表系統(tǒng)的一個因為狀態(tài)圖中任何一點都代表系統(tǒng)的一個平衡態(tài)，故準(zhǔn)靜態(tài)過程可以用系統(tǒng)的狀態(tài)圖，平衡態(tài)，故準(zhǔn)靜態(tài)過程可以用系統(tǒng)的狀態(tài)圖，如如p-v圖（或圖（或p-t圖，圖，v-t圖）中一條曲線表示圖）中一條曲線表示, ,反之亦如此。反之亦如此。系統(tǒng)系統(tǒng)t1t1+tt1+2tt1+3tt2為為小小量量t 準(zhǔn)靜態(tài)過程（狀態(tài)準(zhǔn)靜態(tài)過程（狀態(tài)1到狀態(tài)到狀態(tài)2）氣）氣體對外界做功：體對外界做功：vplpslfdaddd （1）流體體積變化所做的功）流體體積變化所做的功 21ddvvvpaaufld氣體對外界作元功為：氣體對外界作元功為： 21dvvvpapv122vo 準(zhǔn)靜態(tài)過程（狀態(tài)準(zhǔn)靜態(tài)過程（狀態(tài)1

5、到狀態(tài)到狀態(tài)2）氣體對外界做功與過程有關(guān)。氣體對外界做功與過程有關(guān)。2. 功功 熱量熱量 內(nèi)能內(nèi)能以氣體膨脹過程為例：以氣體膨脹過程為例：（2）表面張力的功）表面張力的功 在長方形鐵絲框架上張有液體薄膜，表面上在長方形鐵絲框架上張有液體薄膜，表面上單位長度直線兩側(cè)液面的相互拉力叫表面張力系單位長度直線兩側(cè)液面的相互拉力叫表面張力系數(shù)，用數(shù)，用 表示。表示。 液體薄膜有兩個表面，液體薄膜有兩個表面，ab 受到的張力為受到的張力為lf2 液體薄膜從液體薄膜從 a b 收收縮到縮到ab 時，表面張力做功時，表面張力做功為為flababxdxfaddxld2sd（3）電流的功）電流的功由歐姆定律知由歐

6、姆定律知 一段電阻為一段電阻為r的導(dǎo)線的導(dǎo)線ab，兩端電勢差為，兩端電勢差為v1 1 v2 2, ,電流為電流為i , ,則則t 時間內(nèi)，流過任意截面的電荷量為時間內(nèi)，流過任意截面的電荷量為電場力的功為電場力的功為itq )()(2121vvitvvqartitrvvtvvia222121)()(宏觀功：宏觀功：通過宏觀的有規(guī)則運動（如機(jī)械運通過宏觀的有規(guī)則運動（如機(jī)械運 動、電流運動）來完成的能量交換動、電流運動）來完成的能量交換 統(tǒng)稱宏觀功。統(tǒng)稱宏觀功。（4）熱量）熱量 系統(tǒng)和外界溫度不同，就會傳熱，或稱能量交系統(tǒng)和外界溫度不同，就會傳熱，或稱能量交換，換，熱量傳遞可以改變系統(tǒng)的狀態(tài)。熱量

7、傳遞可以改變系統(tǒng)的狀態(tài)。做功、傳熱都是過程量。做功、傳熱都是過程量。微觀功：微觀功：通過分子的無規(guī)則運動來完成的能通過分子的無規(guī)則運動來完成的能 量交換稱為微觀功。量交換稱為微觀功。（5）內(nèi)能）內(nèi)能 熱力學(xué)系統(tǒng)在一定的狀態(tài)下，具有一定的能熱力學(xué)系統(tǒng)在一定的狀態(tài)下，具有一定的能量，稱為熱力學(xué)系統(tǒng)的量，稱為熱力學(xué)系統(tǒng)的內(nèi)能內(nèi)能。 內(nèi)能的變化只決定于出末兩個狀態(tài)，與所經(jīng)內(nèi)能的變化只決定于出末兩個狀態(tài)，與所經(jīng)歷的過程無關(guān)，即內(nèi)能是系統(tǒng)狀態(tài)的單值函數(shù)。歷的過程無關(guān)，即內(nèi)能是系統(tǒng)狀態(tài)的單值函數(shù)。 若不考慮分子內(nèi)部結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)的內(nèi)能就是系若不考慮分子內(nèi)部結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)的內(nèi)能就是系統(tǒng)中所有分子的熱運動能量和分子間相

8、互作用的統(tǒng)中所有分子的熱運動能量和分子間相互作用的勢能的總和。勢能的總和。3. 熱力學(xué)第一定律熱力學(xué)第一定律aeaeeq )(120q 系統(tǒng)從外界吸熱；系統(tǒng)從外界吸熱；0q 系統(tǒng)向外界放熱；系統(tǒng)向外界放熱；0a 系統(tǒng)對外界做功；系統(tǒng)對外界做功；0a外界對系統(tǒng)做功；外界對系統(tǒng)做功；0e系統(tǒng)內(nèi)能增加；系統(tǒng)內(nèi)能增加；0e系統(tǒng)內(nèi)能減少。系統(tǒng)內(nèi)能減少。 上式就是熱力學(xué)第一定律，是包含熱量在內(nèi)的能上式就是熱力學(xué)第一定律，是包含熱量在內(nèi)的能量守恒定律。量守恒定律。aeqddd 對微小的狀態(tài)變化過程對微小的狀態(tài)變化過程 熱力學(xué)第一定律適用于任何熱力學(xué)系統(tǒng)熱力學(xué)第一定律適用于任何熱力學(xué)系統(tǒng)所進(jìn)行的任意過程。所進(jìn)

9、行的任意過程。4-4 熱力學(xué)定律對理想氣體等值過程的應(yīng)用熱力學(xué)定律對理想氣體等值過程的應(yīng)用p1p2等體過程等體過程: :系統(tǒng)體積在狀態(tài)變化過程中始終保持不變。系統(tǒng)體積在狀態(tài)變化過程中始終保持不變。0dv0d0aoraeeeqv12eqvdd1.1 等體過程等體過程 等體過程中，系統(tǒng)對外不作功，吸收的熱量全等體過程中，系統(tǒng)對外不作功，吸收的熱量全用于增加內(nèi)能。用于增加內(nèi)能。ridtdedtdqcvv2 1.2 等體摩爾熱容等體摩爾熱容即：理想氣體的等體摩爾熱容是一個只與分子自即：理想氣體的等體摩爾熱容是一個只與分子自由度有關(guān)的量。由度有關(guān)的量。)(12ttcmev 適應(yīng)于所有過程適應(yīng)于所有過程等

10、體摩爾熱容等體摩爾熱容: :一摩爾氣體在體積不變時，溫度一摩爾氣體在體積不變時，溫度 改變改變1k 時所吸收或放出的熱量。時所吸收或放出的熱量。2. 等壓過程等壓過程 氣體的摩爾定壓熱容氣體的摩爾定壓熱容2.1 等壓過程等壓過程等壓過程等壓過程:系統(tǒng)壓強(qiáng)在狀態(tài)變化過程中始終保持不變。系統(tǒng)壓強(qiáng)在狀態(tài)變化過程中始終保持不變。0dp)(12ttcmev)(2112vvvvppdva)(12ttrmpvo21)(12ttrcmaeqvp 在等壓過程中，理想氣體吸熱的一部分用于增在等壓過程中，理想氣體吸熱的一部分用于增加內(nèi)能，另一部分用于對外作功。加內(nèi)能，另一部分用于對外作功。)(12vvpeqp 2.

11、2 定壓摩爾熱容定壓摩爾熱容dtpdvdtdedtpdvdedtdqcp rirccvp22 又邁耶公式邁耶公式注意：注意：一摩爾氣體溫度改變一摩爾氣體溫度改變1 1k時，在等壓過程中比時，在等壓過程中比在等體過程中多吸收在等體過程中多吸收 8.31j 的熱量用來對外作功。的熱量用來對外作功。定壓摩爾熱容定壓摩爾熱容: : 一摩爾氣體在壓力不變時，一摩爾氣體在壓力不變時， 溫度改變溫度改變1k時所吸收或放出的熱量。時所吸收或放出的熱量。例題例題 一氣缸中貯有氮氣，質(zhì)量為一氣缸中貯有氮氣，質(zhì)量為1.25kg。在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下。在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下 緩慢地加熱，使溫度升高緩慢地加熱，使溫度升高1k。試求氣

12、體膨脹時所作的。試求氣體膨脹時所作的 功功a、氣體內(nèi)能的增量、氣體內(nèi)能的增量 e以及氣體所吸收的熱量以及氣體所吸收的熱量qp。 （活塞的質(zhì)量以及它與氣缸壁的摩擦均可略去）（活塞的質(zhì)量以及它與氣缸壁的摩擦均可略去）jjtrmmamol371131.8028.025.1 因因i=5,所以所以cv=ir/2=20.8j/(mol k)，可得，可得jjtcmmevmol92918 .20028.025.1 解：解： 因過程是等壓的，得因過程是等壓的，得jaeeqp130012 12 iiccvp 叫做比熱容比叫做比熱容比 cv cp 比熱容比比熱容比 單原子分子單原子分子 3 5 1.67 雙原子分子

13、雙原子分子 5 7 1.4剛性多原子分子剛性多原子分子 6 8 1.3等溫過程等溫過程等溫過程等溫過程: :系統(tǒng)溫度在狀態(tài)變化過程中始終系統(tǒng)溫度在狀態(tài)變化過程中始終 保持不變。保持不變。0td0e21211vvvvtvdvrtmpdvaq211121lnlnpprtmvvrtm 在等溫過程中，理想氣體吸熱全部用于對外作在等溫過程中，理想氣體吸熱全部用于對外作功，或外界對氣體作功全轉(zhuǎn)換為氣體放出的熱。功，或外界對氣體作功全轉(zhuǎn)換為氣體放出的熱。pvo211. 絕熱過程絕熱過程系統(tǒng)在狀態(tài)變化過程中始終與外界沒有熱交換。系統(tǒng)在狀態(tài)變化過程中始終與外界沒有熱交換。00qorqd)()(1212ttcme

14、eav 絕熱膨脹過程中，系統(tǒng)對外作的功，是靠內(nèi)絕熱膨脹過程中，系統(tǒng)對外作的功，是靠內(nèi)能減少實現(xiàn)的，故溫度降低；絕熱壓縮過程中，能減少實現(xiàn)的，故溫度降低；絕熱壓縮過程中，外界對氣體作功全用于增加氣體內(nèi)能，故溫度上外界對氣體作功全用于增加氣體內(nèi)能，故溫度上升。升。4-5 絕熱過程絕熱過程 *多方過程多方過程1cpv 21ctv絕熱過程方程絕熱過程方程:31cpt絕熱線絕熱線ba 絕熱過程絕熱過程降降低低不不變變ptv ca等溫過程等溫過程降降低低更更多多降降低低ptv絕熱線絕熱線pvoabc等溫線、絕熱線的斜率分別為：等溫線、絕熱線的斜率分別為：vpvptddvpvpqdd絕熱線比等溫線陡。絕熱線

15、比等溫線陡。 系統(tǒng)從系統(tǒng)從 1-2 為絕熱過程，據(jù)絕熱為絕熱過程，據(jù)絕熱方程，可得過程中的方程，可得過程中的 pv 關(guān)系。關(guān)系。絕熱線絕熱線pvo122211vpvvpvp系統(tǒng)對外作功為：系統(tǒng)對外作功為：1dd1122112121vpvpvvvpvpavvvv2.絕熱過程方程的推導(dǎo)絕熱過程方程的推導(dǎo)對絕熱過程，據(jù)熱力學(xué)第一定律，有對絕熱過程，據(jù)熱力學(xué)第一定律，有eadd即即rtmpvtrmpvvpdddpvcvprcvvdd)(tcmvpvdd狀態(tài)方程狀態(tài)方程消去消去dt 得得pvcvprcvvdd)(vppvcccrc/0ddvvppcvp lnln積分得1cpv 即3121cptorctv

16、or絕熱過程方程絕熱過程方程例題例題 設(shè)有氧氣設(shè)有氧氣8g，體積為，體積為0.41 10-3m3 ，溫度為，溫度為 300k。如氧氣作絕熱膨脹，膨脹后的體積為。如氧氣作絕熱膨脹，膨脹后的體積為4.1 10-3 m3 。問：氣體作功多少？氧氣作等溫膨脹，膨脹后問：氣體作功多少？氧氣作等溫膨脹，膨脹后 的的 體積也是體積也是4.1 10-3m3 ，問這時氣體作功多少？，問這時氣體作功多少？解解: :氧氣的質(zhì)量為氧氣的質(zhì)量為m=0.008=0.008kg，摩爾質(zhì)量，摩爾質(zhì)量 mmol=0.032kg。原來溫度。原來溫度t1=300=300k。 另另t2為氧氣絕熱膨脹后的溫度，則有：為氧氣絕熱膨脹后的

17、溫度，則有：12ttcmmavmol根據(jù)絕熱方程中根據(jù)絕熱方程中 t 與與v 的關(guān)系式：的關(guān)系式：212111tvtv得：得：12112vvtt 以以t1=300k,v1 0.41 10-3 m3, v2 4.1 10-3 m3及及 =1.40代入上式，得：代入上式，得：kkt119101300140.12如氧氣作等溫膨脹，氣體所作的功為如氧氣作等溫膨脹，氣體所作的功為jjvvrtmmamol31211044.110ln30031.841ln因因i=5,所以所以cv=ir/2=20.8j(mol k)，可得：，可得：jjttcmmavmol9411818 .204112例題例題 兩個絕熱容器，

18、體積分別是兩個絕熱容器，體積分別是v1和和v2，用一帶有活塞，用一帶有活塞的管子連起來。打開活塞前，第一個容器盛有氮氣溫度為的管子連起來。打開活塞前，第一個容器盛有氮氣溫度為t1 ；第二個容器盛有氬氣，溫度為；第二個容器盛有氬氣，溫度為t2 ，試證打開活塞后混，試證打開活塞后混合氣體的溫度和壓強(qiáng)分別是合氣體的溫度和壓強(qiáng)分別是21212211222111vmolvmolvmolvmolcmmcmmtcmmtcmmtrtmmmmvvpmolmol2211211式中式中cv1、cv2分別是氮氣和氬氣的摩爾定體熱容，分別是氮氣和氬氣的摩爾定體熱容，m1、m2和和mmol1 、mmol2分別是氮氣和氬氣

19、的質(zhì)量和摩爾質(zhì)量。分別是氮氣和氬氣的質(zhì)量和摩爾質(zhì)量。解解: :打開活塞后，原在第一個容器中的氮氣向第二個容器中打開活塞后，原在第一個容器中的氮氣向第二個容器中擴(kuò)散，氬氣則向第一個容器中擴(kuò)散，直到兩種氣體都在兩容擴(kuò)散，氬氣則向第一個容器中擴(kuò)散，直到兩種氣體都在兩容器中均勻分布為止。達(dá)到平衡后，氮氣的壓強(qiáng)變?yōu)槠髦芯鶆蚍植紴橹?。達(dá)到平衡后，氮氣的壓強(qiáng)變?yōu)閜1，氬氣，氬氣的壓強(qiáng)變?yōu)榈膲簭?qiáng)變?yōu)閜2 ，混合氣體的壓強(qiáng)為，混合氣體的壓強(qiáng)為p= p1 + p2 ；溫度均為；溫度均為t。在這個過程中，兩種氣體相互有能量交換，但由于容器是。在這個過程中，兩種氣體相互有能量交換，但由于容器是絕熱的，總體積未變，兩種

20、氣體組成的系統(tǒng)與外界無能量交絕熱的，總體積未變，兩種氣體組成的系統(tǒng)與外界無能量交換，總內(nèi)能不變，所以換，總內(nèi)能不變，所以02121eeee已知已知1111ttcmmevmol2222ttcmmevmol代入式得：代入式得：0222111ttcmmttcmmvmolvmol21212211222111vmolvmolvmolvmolcmmcmmtcmmtcmmt 又因混合后的氮氣與壓強(qiáng)仍分別滿足理想氣又因混合后的氮氣與壓強(qiáng)仍分別滿足理想氣體狀態(tài)方程，體狀態(tài)方程，rtmmvvpmol 112111 rtmmvvpmol 222121 由此得：由此得：rtmmmmvvpmolmol 2211211兩

21、者相加即得混合氣體的壓強(qiáng)：兩者相加即得混合氣體的壓強(qiáng)：3.多方過程多方過程 氣體的許多過程，即不是等值過程，也不是絕氣體的許多過程，即不是等值過程，也不是絕熱過程，其壓力和體積的關(guān)系滿足如下關(guān)系熱過程，其壓力和體積的關(guān)系滿足如下關(guān)系n 稱為多方指數(shù)，這類過程稱為多方過程稱為多方指數(shù)，這類過程稱為多方過程。cpvn作功作功12211211121ddnvpvpvvvvpvvvvpann對一摩爾氣體對一摩爾氣體dq=de+pdv de=cvdt利用多方方程和狀態(tài)方程：利用多方方程和狀態(tài)方程：故：故： 為一常數(shù)為一常數(shù)rnnnrccvm) 1)(1(1 n=0，cm=cp， 等壓過程；等壓過程； n=

22、1，cm= ， 等溫過程等溫過程; ; n= ，cm=0， 絕熱過程；絕熱過程； n= ，cm=cv， 等體過程等體過程; ;討論討論) 1/(dddntrvpa) 1/(dddntrtcqy定義定義 為多方過程的摩爾熱容，則為多方過程的摩爾熱容，則tqcmd/d4-6 循環(huán)過程循環(huán)過程 卡諾循環(huán)卡諾循環(huán)循環(huán)過程：系統(tǒng)經(jīng)過一系列狀態(tài)變化過程以后，循環(huán)過程：系統(tǒng)經(jīng)過一系列狀態(tài)變化過程以后， 又回到原來狀態(tài)的過程。又回到原來狀態(tài)的過程。1. 循環(huán)過程：循環(huán)過程：循環(huán)特征：系統(tǒng)經(jīng)歷一個循環(huán)之后循環(huán)特征：系統(tǒng)經(jīng)歷一個循環(huán)之后, ,內(nèi)能不改變。內(nèi)能不改變。熱熱 機(jī)：通過工質(zhì)連續(xù)不斷地將熱轉(zhuǎn)化為功機(jī)：通過

23、工質(zhì)連續(xù)不斷地將熱轉(zhuǎn)化為功 的裝置。的裝置。正正 循循 環(huán)：熱機(jī)循環(huán)。利用工作物質(zhì)連續(xù)不環(huán)：熱機(jī)循環(huán)。利用工作物質(zhì)連續(xù)不 斷地把熱轉(zhuǎn)換為功。斷地把熱轉(zhuǎn)換為功。 系統(tǒng)向外界放熱系統(tǒng)向外界放熱2q系統(tǒng)從外界吸熱系統(tǒng)從外界吸熱1q1211211qqqqqqa循環(huán)效率循環(huán)效率系統(tǒng)對外界作功系統(tǒng)對外界作功a高溫?zé)嵩锤邷責(zé)嵩吹蜏責(zé)嵩吹蜏責(zé)嵩碼2q1q1t2t高溫?zé)嵩锤邷責(zé)嵩吹蜏責(zé)嵩吹蜏責(zé)嵩碼2q1q工作物質(zhì)向外界放出的熱量工作物質(zhì)向外界放出的熱量1q工作物質(zhì)工作物質(zhì)從冷庫吸取的熱量從冷庫吸取的熱量2q2122qqqaq2 逆向循環(huán)的致冷系數(shù)逆向循環(huán)的致冷系數(shù)外界對工質(zhì)所做的凈功外界對工質(zhì)所做的凈功a6-8

24、6-8 熱力學(xué)第二定律熱力學(xué)第二定律 只滿足能量守恒的過程一定能實現(xiàn)嗎？只滿足能量守恒的過程一定能實現(xiàn)嗎？1. 熱力學(xué)第二定律熱力學(xué)第二定律開爾文表述開爾文表述：不可能制造出這樣一：不可能制造出這樣一種循環(huán)工作的熱機(jī)，它只從單一熱種循環(huán)工作的熱機(jī)，它只從單一熱源吸收熱對外作功而不產(chǎn)生其它影源吸收熱對外作功而不產(chǎn)生其它影響。響?？藙谛匏贡硎隹藙谛匏贡硎觯翰豢赡馨褵崃浚翰豢赡馨褵崃繌牡蜏匚飩鞯礁邷匚矬w而不引從低溫物傳到高溫物體而不引起外界的變化起外界的變化熱力學(xué)第二定律的兩種表述熱力學(xué)第二定律的兩種表述開爾文開爾文克勞修斯克勞修斯 熱力學(xué)第二定律是研究熱機(jī)系數(shù)和制冷系數(shù)熱力學(xué)第二定律是研究熱機(jī)系數(shù)

25、和制冷系數(shù)時提出的。對熱機(jī)，不可能吸收的熱量全部用來時提出的。對熱機(jī)，不可能吸收的熱量全部用來對外作功；對制冷機(jī)，若無外界作功，熱量不可對外作功；對制冷機(jī)，若無外界作功，熱量不可能從低溫物體傳到高溫物體。熱力學(xué)第二定律的能從低溫物體傳到高溫物體。熱力學(xué)第二定律的兩種表述形式，解決了物理過程進(jìn)行的方向問題兩種表述形式，解決了物理過程進(jìn)行的方向問題。高溫?zé)嵩锤邷責(zé)嵩吹蜏責(zé)嵩吹蜏責(zé)嵩?t2t2q21qq 1qa 1q 熱力學(xué)第二定律的開爾文表述和克勞修斯表述熱力學(xué)第二定律的開爾文表述和克勞修斯表述實質(zhì)上是等效的。實質(zhì)上是等效的。一切與熱現(xiàn)象一切與熱現(xiàn)象有關(guān)有關(guān)的實際自發(fā)過程都是不可逆的。的實際自發(fā)過

26、程都是不可逆的。2. 兩種表述的等價性兩種表述的等價性解解: : 假設(shè)兩條絕熱線假設(shè)兩條絕熱線i與與ii在在p-v圖上相交于一點圖上相交于一點a，如圖所，如圖所示。現(xiàn)在在圖上畫一等溫線示?，F(xiàn)在在圖上畫一等溫線ii，使它與兩條絕熱線組成一，使它與兩條絕熱線組成一個循環(huán)。這個循環(huán)只有一個單熱源，它把吸收的熱量全部個循環(huán)。這個循環(huán)只有一個單熱源，它把吸收的熱量全部轉(zhuǎn)變?yōu)楣崔D(zhuǎn)變?yōu)楣?100100，并使周圍沒有變化。顯然這是違反，并使周圍沒有變化。顯然這是違反熱力學(xué)第二定律的，因此兩條絕熱線不能相交。熱力學(xué)第二定律的，因此兩條絕熱線不能相交。例題例題 試證在試證在 p-v 圖上兩條絕熱線不能相交。圖

27、上兩條絕熱線不能相交。pva4-9 可逆過程與不可逆過程可逆過程與不可逆過程可逆過程：可逆過程：系統(tǒng)狀態(tài)變化過程中系統(tǒng)狀態(tài)變化過程中, ,逆過程能重復(fù)正逆過程能重復(fù)正過程的每一個狀態(tài)過程的每一個狀態(tài), ,且不引起其他變化的過程。且不引起其他變化的過程。 在熱力學(xué)中，過程可逆與否與系統(tǒng)所經(jīng)歷的在熱力學(xué)中，過程可逆與否與系統(tǒng)所經(jīng)歷的中間狀態(tài)是否為平衡狀態(tài)有關(guān)。中間狀態(tài)是否為平衡狀態(tài)有關(guān)。 實現(xiàn)的條件實現(xiàn)的條件: :過程無限緩慢過程無限緩慢, ,沒有耗散力作功。沒有耗散力作功。不可逆過程：不可逆過程：在不引起其它變化的條件下，不能在不引起其它變化的條件下，不能使逆過程重復(fù)正過程的每一個狀態(tài)的過程。使逆過程重復(fù)正過程的每一個狀態(tài)的過程。1.可逆過程與不可逆過程可逆過程與不可逆過程b.不平衡和耗散等因素的存在，是導(dǎo)致過程不可不平衡和耗散等因素的存在，是導(dǎo)致過程不可 逆的原因，只有當(dāng)過程中的每一步，系統(tǒng)都無逆的原因，只有當(dāng)過程中的每一步，系統(tǒng)都無 限接近平衡態(tài)，而且沒有摩擦等耗