大學(xué)物理熱力學(xué)定律

1、熱力學(xué)第二定律本章內(nèi)容contentschapter 5熱力學(xué)第二定律熱力學(xué)第二定律second law of thermodynamics 卡諾定理卡諾定理引言違背熱力學(xué)第一定律的過程都不可能發(fā)生。不違背熱力學(xué)第一定律的過程不一定都可以發(fā)生。自然過程是按一定方向進(jìn)行的。高溫物體低溫物體q q高溫物體低溫物體q q會(huì)自動(dòng)發(fā)生不會(huì)自動(dòng)發(fā)生6續(xù)上違背熱力學(xué)第一定律的過程都不可能發(fā)生。不違背熱力學(xué)第一定律的過程不一定都可以發(fā)生。自然過程是按一定方向進(jìn)行的。高溫物體低溫物體q q高溫物體低溫物體q q會(huì)自動(dòng)發(fā)生不會(huì)自動(dòng)發(fā)生氣體自由膨脹會(huì)自動(dòng)發(fā)生氣體自動(dòng)收縮不會(huì)自動(dòng)發(fā)生6續(xù)上違背熱力學(xué)第一定律的過程都不

2、可能發(fā)生。不違背熱力學(xué)第一定律的過程不一定都可以發(fā)生。自然過程是按一定方向進(jìn)行的。氣體自由膨脹會(huì)自動(dòng)發(fā)生氣體自動(dòng)收縮不會(huì)自動(dòng)發(fā)生功轉(zhuǎn)變成熱量會(huì)自動(dòng)發(fā)生熱量自行轉(zhuǎn)變成功不會(huì)自動(dòng)發(fā)生6續(xù)上違背熱力學(xué)第一定律的過程都不可能發(fā)生。不違背熱力學(xué)第一定律的過程不一定都可以發(fā)生。自然的宏觀過程是按一定方向進(jìn)行的。功轉(zhuǎn)變成熱量會(huì)自動(dòng)發(fā)生熱量自行轉(zhuǎn)變成功不會(huì)自動(dòng)發(fā)生熱量不可能自動(dòng)地由低溫物體傳向高溫物體。氣體的體積不可能自動(dòng)地等溫縮小。熱量不可能在不引起其它變化的條件下而全部轉(zhuǎn)變?yōu)楣Α?各種實(shí)際過程進(jìn)行方向的規(guī)律性將用熱力學(xué)第二定律來表述。6 一個(gè)熱力學(xué)系統(tǒng)由某一初態(tài)出發(fā)，經(jīng)過某一過程到達(dá)末態(tài)后，如果還存在另一

3、過程，它能使系統(tǒng)和外界完全復(fù)原（即系統(tǒng)回到初態(tài)，又同時(shí)消除了原過程對(duì)外界引起的一切影響），則 原過程稱為可逆過可逆過程。程。(如如:無摩擦的單擺無摩擦的單擺) 由于摩擦等耗散因素的實(shí)際存在，不可能使系統(tǒng)和外界完全復(fù)原。因此有關(guān)熱現(xiàn)象的實(shí)際宏觀過程和非準(zhǔn)靜態(tài)過程都是不可逆過程。要使過程可逆：1. 過程要無限緩慢進(jìn)行，即：準(zhǔn)靜態(tài)過程；2. 沒有摩擦力、粘滯力或其他耗散力作功 一個(gè)熱力學(xué)系統(tǒng)由某一初態(tài)出發(fā)，經(jīng)過某一過程到達(dá)末態(tài)后，如果不存在另一過程，它能使系統(tǒng)和外界完全復(fù)原，則原過程稱為。 (如如:有摩擦的單擺有摩擦的單擺)可逆過程只是一種理想?？赡孢^程只是一種理想模型。無耗散的準(zhǔn)靜態(tài)過程型。無耗散

4、的準(zhǔn)靜態(tài)過程可視為可逆過程?？梢暈榭赡孢^程。(p111)堂上小議（1 1）可逆過程一定是準(zhǔn)靜過程；）可逆過程一定是準(zhǔn)靜過程；（2 2）準(zhǔn)靜過程一定是可逆過程；）準(zhǔn)靜過程一定是可逆過程；（3 3）不可逆過程一定找不到另一個(gè)過）不可逆過程一定找不到另一個(gè)過程使系統(tǒng)和外界完全復(fù)原；程使系統(tǒng)和外界完全復(fù)原；（4 4）非準(zhǔn)靜過程一定是不可逆過程。）非準(zhǔn)靜過程一定是不可逆過程。結(jié)束選擇結(jié)束選擇請(qǐng)?jiān)诜庞碃顟B(tài)下點(diǎn)擊你認(rèn)為是對(duì)的答案請(qǐng)?jiān)诜庞碃顟B(tài)下點(diǎn)擊你認(rèn)為是對(duì)的答案判斷下列說法中哪一種是判斷下列說法中哪一種是不正確不正確的的小議鏈接1（1 1）可逆過程一定是準(zhǔn)靜過程；）可逆過程一定是準(zhǔn)靜過程；（2 2）準(zhǔn)靜過程

5、一定是可逆過程；）準(zhǔn)靜過程一定是可逆過程；（3 3）不可逆過程一定找不到另一個(gè)過）不可逆過程一定找不到另一個(gè)過程使系統(tǒng)和外界完全復(fù)原；程使系統(tǒng)和外界完全復(fù)原；（4 4）非準(zhǔn)靜過程一定是不可逆過程。）非準(zhǔn)靜過程一定是不可逆過程。結(jié)束選擇結(jié)束選擇請(qǐng)?jiān)诜庞碃顟B(tài)下點(diǎn)擊你認(rèn)為是對(duì)的答案請(qǐng)?jiān)诜庞碃顟B(tài)下點(diǎn)擊你認(rèn)為是對(duì)的答案判斷下列說法中哪一種是判斷下列說法中哪一種是不正確不正確的的小議鏈接2（1 1）可逆過程一定是準(zhǔn)靜過程；）可逆過程一定是準(zhǔn)靜過程；（2 2）準(zhǔn)靜過程一定是可逆過程；）準(zhǔn)靜過程一定是可逆過程；（3 3）不可逆過程一定找不到另一個(gè)過）不可逆過程一定找不到另一個(gè)過程使系統(tǒng)和外界完全復(fù)原；程使系統(tǒng)

6、和外界完全復(fù)原；（4 4）非準(zhǔn)靜過程一定是不可逆過程。）非準(zhǔn)靜過程一定是不可逆過程。結(jié)束選擇結(jié)束選擇請(qǐng)?jiān)诜庞碃顟B(tài)下點(diǎn)擊你認(rèn)為是對(duì)的答案請(qǐng)?jiān)诜庞碃顟B(tài)下點(diǎn)擊你認(rèn)為是對(duì)的答案判斷下列說法中哪一種是判斷下列說法中哪一種是不正確不正確的的小議鏈接3（1 1）可逆過程一定是準(zhǔn)靜過程；）可逆過程一定是準(zhǔn)靜過程；（2 2）準(zhǔn)靜過程一定是可逆過程；）準(zhǔn)靜過程一定是可逆過程；（3 3）不可逆過程一定找不到另一個(gè)過）不可逆過程一定找不到另一個(gè)過程使系統(tǒng)和外界完全復(fù)原；程使系統(tǒng)和外界完全復(fù)原；（4 4）非準(zhǔn)靜過程一定是不可逆過程。）非準(zhǔn)靜過程一定是不可逆過程。結(jié)束選擇結(jié)束選擇請(qǐng)?jiān)诜庞碃顟B(tài)下點(diǎn)擊你認(rèn)為是對(duì)的答案請(qǐng)?jiān)诜庞?/p>

7、狀態(tài)下點(diǎn)擊你認(rèn)為是對(duì)的答案判斷下列說法中哪一種是判斷下列說法中哪一種是不正確不正確的的（1 1）可逆過程一定是準(zhǔn)靜過程；）可逆過程一定是準(zhǔn)靜過程；（2 2）準(zhǔn)靜過程一定是可逆過程；）準(zhǔn)靜過程一定是可逆過程；（3 3）不可逆過程一定找不到另一個(gè)過）不可逆過程一定找不到另一個(gè)過程使系統(tǒng)和外界完全復(fù)原；程使系統(tǒng)和外界完全復(fù)原；（4 4）非準(zhǔn)靜過程一定是不可逆過程。）非準(zhǔn)靜過程一定是不可逆過程。結(jié)束選擇結(jié)束選擇請(qǐng)?jiān)诜庞碃顟B(tài)下點(diǎn)擊你認(rèn)為是對(duì)的答案請(qǐng)?jiān)诜庞碃顟B(tài)下點(diǎn)擊你認(rèn)為是對(duì)的答案判斷下列說法中哪一種是判斷下列說法中哪一種是不正確不正確的的小議鏈接4定律的兩種表述 不可能將熱量從低溫物體傳到高溫物體而不引

8、起其它變化（即熱量不會(huì)自動(dòng)地從低溫物體傳到高溫物體）。 不可能從單一熱源吸取熱量并使它完全變?yōu)橛杏玫墓Χ灰鹌渌兓?。外界需?duì)系統(tǒng)作功，就屬“其它變化”。此表述說明熱傳導(dǎo)過程的不可逆性。等溫膨脹時(shí)系統(tǒng)體積增大亦屬“其它變化”。此述說明功變熱過程的不可逆性。%企圖制造單一熱源且的熱機(jī)稱為第二類永動(dòng)機(jī)第二類永動(dòng)機(jī)。開爾文另一表述為：第二類永動(dòng)機(jī)是不可能造成的。并不違背熱力學(xué)第一定律，但違背熱力學(xué)第二定律。表述的等價(jià)性舉一個(gè)反證例子： 假如熱量可以自動(dòng)地從低溫?zé)嵩磦飨蚋邷責(zé)嵩矗陀锌赡軓膯我粺嵩次崃渴怪孔優(yōu)橛杏霉Χ灰鹌渌兓?。高溫?zé)嵩吹蜏責(zé)嵩醇傧氲淖詣?dòng)傳熱裝置卡諾熱機(jī)等價(jià)于高溫?zé)嵩吹蜏?/p>

9、熱源（但實(shí)際上是不可能的）凡例 熱力學(xué)第二定律不但在兩種表述上是等價(jià)的，而且它在表明一切與熱現(xiàn)象有關(guān)的實(shí)際宏觀過程的不可逆性方面也是等價(jià)的。歷史上的兩種表述只是一種代表性的表述。用熱力學(xué)第二定律證明絕熱線與等溫線不能相交于兩點(diǎn)等溫線絕熱線若 圖上絕熱線與等溫線相交于兩點(diǎn)則可作一個(gè)由等溫膨脹和絕熱壓縮準(zhǔn)靜態(tài)過程組成的循環(huán)過程。 系統(tǒng)只從單一熱源（等溫過程接觸的恒定熱源）吸熱 。 完成一個(gè)循環(huán)系統(tǒng)對(duì)外作的凈功為 ，并一切恢復(fù)原狀。 這違背熱力學(xué)第二定律的開爾文表述，故絕熱線與等溫線不能相交于兩點(diǎn)。非非自發(fā)傳熱自發(fā)傳熱自發(fā)傳熱自發(fā)傳熱高溫物體高溫物體低溫物體低溫物體 熱傳導(dǎo)熱傳導(dǎo) 熱功轉(zhuǎn)換熱功轉(zhuǎn)換完

10、全完全功功不不完全完全熱熱 自然界一切與熱現(xiàn)象有關(guān)的實(shí)際宏觀過自然界一切與熱現(xiàn)象有關(guān)的實(shí)際宏觀過程都是不可逆的程都是不可逆的 . 熱力學(xué)第二定律的熱力學(xué)第二定律的實(shí)質(zhì)實(shí)質(zhì)無序無序有序有序自發(fā)自發(fā)非均勻、非平衡非均勻、非平衡均勻、平衡均勻、平衡自發(fā)自發(fā)可用第二定律證明之，略?？捎玫诙勺C明之，略。 卡諾循環(huán)是一個(gè)理想的準(zhǔn)靜態(tài)循環(huán)，是卡諾循環(huán)是一個(gè)理想的準(zhǔn)靜態(tài)循環(huán)，是可逆循環(huán)可逆循環(huán)。它由兩條等溫線和兩條絕熱線組成的循環(huán)。它由兩條等溫線和兩條絕熱線組成的循環(huán)。卡諾在研究熱機(jī)循環(huán)效率時(shí)，提出了卡諾定理?？ㄖZ在研究熱機(jī)循環(huán)效率時(shí)，提出了卡諾定理。內(nèi)容：內(nèi)容：（2 2）在兩個(gè)給定（不同）溫度的熱源之間工作的）在兩個(gè)給定（不同）溫度的熱源之間工作的兩類熱機(jī)，不可逆