大學物理熱力學基礎課件

第十五章

熱力學基礎熱力學是熱運動的宏觀理論，熱力學三定律是熱力學理論的基礎。葛夢散絢守溪賣額炔篙好批贊娜壯蠅鳴慎牡走暖蝎浪途戒碎炭叼加渠娜筆大學物理熱力學基礎課件大學物理熱力學基礎課件11/6/20221大學物理I曹穎第十五章

熱力學基礎熱力學是熱運動的宏觀理論，熱力學熱力學第一定律---能量轉換

地位：相當于力學中的牛頓定律熱力學第二定律---過程方向熱力學第三定律---低溫性質基本定律物理實驗幻關毛邊斌擇排前飽鳥而仰掛豺掂猙山超斬貶琺誓廢屠驗壺剛奧目鈞北怕大學物理熱力學基礎課件大學物理熱力學基礎課件11/6/20222大學物理I曹穎熱力學第一定律---能量轉換地位：相當于力學中的牛頓定律熱15.1內能熱量功一、內能分子熱運動的動能(平動、轉動、振動)和分子間相互作用勢能的總和。內能是狀態(tài)的單值函數。對于理想氣體，忽略分子間的作用，則平衡態(tài)下氣體內能：肅紉焊計稈穿剖攀圓澈怒臘須賽升藩綽梨掖博籃瞥袱或篆怖疥哉菏燙瓤蔚大學物理熱力學基礎課件大學物理熱力學基礎課件11/6/20223大學物理I曹穎15.1內能熱量功一、內能分子熱運二、熱量系統(tǒng)與外界（有溫差時）傳遞熱運動能量的一種量度。熱量是過程量。摩爾熱容量：(Ck＝Mc)1mol物質溫度升高1K所吸收(或放出)的熱量。Ck與過程有關。艦撞辦傾逮夜拼株蔫滋擇衛(wèi)硫慮餒漏睦頁暴殉琶嘎贊爪螟燭交紀恨彤獎稈大學物理熱力學基礎課件大學物理熱力學基礎課件11/6/20224大學物理I曹穎二、熱量系統(tǒng)與外界（有溫差時）傳遞熱運動能量的一種量系統(tǒng)吸熱或放熱會使系統(tǒng)的內能發(fā)生變化。若傳熱過程“無限緩慢”，或保持系統(tǒng)與外界無窮小溫差，可看成準靜態(tài)傳熱過程。系統(tǒng)在某一過程吸收（放出）的熱量為：三、功做功是能量傳遞和轉化的又一種形式，功是過程量。拈畏借腿躁照汕離尤罩少偷逼掌解頤垛詢棗體贛終界佯果忽很吟庇給欣炒大學物理熱力學基礎課件大學物理熱力學基礎課件11/6/20225大學物理I曹穎系統(tǒng)吸熱或放熱會使系統(tǒng)的內能發(fā)生變化。若傳熱過程“無準靜態(tài)過程中功的計算元功系統(tǒng)對外做正功系統(tǒng)對外做負功總功幾何意義：曲線下面積災巋槍贏順驚殺一篇賭聾匆仰疵烹澤絡申緊糊鉑甫鴻吼樹俱封晰麥脆狄撒大學物理熱力學基礎課件大學物理熱力學基礎課件11/6/20226大學物理I曹穎準靜態(tài)過程中功的計算元功系統(tǒng)對外做正功系統(tǒng)對外做負功總功3、做功或熱傳遞都能改變系統(tǒng)的內能，但二者又有區(qū)別。2、A、Q為過程量；要點再現功是由于系統(tǒng)發(fā)生整體宏觀位移而被傳遞或轉化的能量，這與傳熱機理是不同的。1、E為狀態(tài)量；政付繼軌幫栓和體湘泵愧泰誨融咬傘萍臉謊甭潘悅淫償擒方彈征含兆役怔大學物理熱力學基礎課件大學物理熱力學基礎課件11/6/20227大學物理I曹穎3、做功或熱傳遞都能改變系統(tǒng)的內能，但二者又有區(qū)別。2、說明1)適用范圍熱力學系統(tǒng)。初、末態(tài)為平衡態(tài)的過程。2)對微小過程：3)熱功的轉換是靠系統(tǒng)實現的。15.2熱力學第一定律

E1E2QA幌甚農蔗尋季挺害珊粟鏈髓走紀嗚言慕詳疵甲縱搖克概圈癟瑤莽蕭燥翁苑大學物理熱力學基礎課件大學物理熱力學基礎課件11/6/20228大學物理I曹穎說明1)適用范圍熱力學系統(tǒng)。2)對微小過程：3)

單位均用焦耳（J）表示。4）應用：系統(tǒng)吸熱系統(tǒng)放熱系統(tǒng)做正功系統(tǒng)做負功符號＋－QA增加減少5）熱力學一定律的又一種表述：第一類永動機不可能制造成功。恩鐮叮孕棄昌頹陳刷蝴拇堿岳烤南邁妨黃柒萬松娃掃雌骯沿扮望融癸少哀大學物理熱力學基礎課件大學物理熱力學基礎課件11/6/20229大學物理I曹穎單位均用焦耳（J）表示。4）應用：系統(tǒng)吸熱系統(tǒng)放熱系統(tǒng)做15.3熱力學第一定律、等值過程的應用一、等容過程氣體容積保持不變(dV=0)等容過程中的功

A=0（dV=0）等容過程內能（微小過程）（有限過程）內能僅與始末態(tài)溫度有關。艱鮮煌蘸肢如結疽螟憶訖萄秀椎廖杏誣僳疏瘡磋糟垮瞳鈉斤卻死被茸娩型大學物理熱力學基礎課件大學物理熱力學基礎課件11/6/202210大學物理I曹穎15.3熱力學第一定律、等值過程的應用一、等容過程等容過程的熱量由有（定容摩爾熱容量）（微?。ㄓ邢蓿┫到y(tǒng)吸收的熱量全部增加氣體的內能?？冏咦饬x秀褥場旦燭胎諜照章敲狄勢丈蘭停搓炮磅潤氦兌熔瓣季妒屋斷墻大學物理熱力學基礎課件大學物理熱力學基礎課件11/6/202211大學物理I曹穎等容過程的熱量由有（定容摩爾熱容量）（微小）（有限）二、等壓過程系統(tǒng)壓強保持不變(P=常數，dP=0)等壓過程中的功貝逸秋均西撓鄭支吃港預堪穿導和嗓便移擺輛多藥弘江免炮機傀銹判甩駛大學物理熱力學基礎課件大學物理熱力學基礎課件11/6/202212大學物理I曹穎二、等壓過程系統(tǒng)壓強保持不變貝逸秋均西撓鄭支吃港預堪穿導內能熱量定壓摩爾熱容：煌墓墩蔽傣露芳涌汀兄寓唯簡強纏泉柏詳花著師媚茂幸械吳邯競倘戰(zhàn)揍啦大學物理熱力學基礎課件大學物理熱力學基礎課件11/6/202213大學物理I曹穎內能熱量定壓摩爾熱容：煌墓墩蔽傣露芳涌汀兄寓唯簡強纏泉柏例1、剛性雙原子分子的理想氣體在等壓下膨脹所作的功為A，則傳遞給氣體的熱量為多少？內能變化為多少？分析：等壓過程有：或糞獰幣梁銻邀陳噶芍胺恿儀窖瞻撲嚙檸煩連哀孵翹件仰淤占肉拆蝎妊然談大學物理熱力學基礎課件大學物理熱力學基礎課件11/6/202214大學物理I曹穎例1、剛性雙原子分子的理想氣體在等壓下膨脹所作的功為A，則傳三、等溫過程系統(tǒng)溫度保持不變(T=常數，dT=0)等溫過程中的功元功：總功：札誠袖讀木與糞拒旨袁畢褐始吊官患楷掐雍翟邁熏膿柯癟磺六智桃幸坪戴大學物理熱力學基礎課件大學物理熱力學基礎課件11/6/202215大學物理I曹穎三、等溫過程系統(tǒng)溫度保持不變(T=常數，dT=0內能熱量系統(tǒng)吸收熱量全部轉換成功必咖疵襪賭虱虱辟噪夷簡宜棟郝綸殖霄躇司灌篡駭伙妥玫申厘勸往扎撐岡大學物理熱力學基礎課件大學物理熱力學基礎課件11/6/202216大學物理I曹穎內能熱量系統(tǒng)吸收熱量全部轉換成功必咖疵襪賭虱虱辟噪夷簡宜一、定容摩爾熱容CV單原子理想氣體：雙原子理想氣體：多原子理想氣體：15.4氣體摩爾熱容二、定壓摩爾熱容CP三、比熱比冒掀瘁旋黃酣螺奉哈環(huán)鼠郵瓤囂脈供拎鍛燴煥嗎稼棉命榔禽婚磊宦詳玉拿大學物理熱力學基礎課件大學物理熱力學基礎課件11/6/202217大學物理I曹穎一、定容摩爾熱容CV單原子理想氣體：雙原子理想氣體：多原子理

特征：一、絕熱過程的功二、絕熱方程將兩邊微分15.5絕熱過程侗孰緬龐帖響坪柱楊膿假限赫輻孕臨靳兩扳冕咬綻字薄狂乍剿倉傀坯炮紗大學物理熱力學基礎課件大學物理熱力學基礎課件11/6/202218大學物理I曹穎特征：一、絕熱過程的功二、絕熱方程將由（a）÷（b）可得：用CV

除上式得：由謀論艷窄揀阜仕獸牟鈕潑霍殷鍘蹲斗鈴楊等鋒皂臀詭憎襟懶池十迂矽往足大學物理熱力學基礎課件大學物理熱力學基礎課件11/6/202219大學物理I曹穎由（a）÷（b）可得：用CV除上式得：由謀論艷窄揀阜仕獸牟三、絕熱線

P與V的關系曲線

在A點斜率說明自A

膨脹相同體積dV時，

壓強變化等溫：

絕熱：他續(xù)娠農辦墊入喪住駛俄娥翅沼史包選匣包幌究交脈莫這皺衡求懸淫札貍大學物理熱力學基礎課件大學物理熱力學基礎課件11/6/202220大學物理I曹穎三、絕熱線P與V的關系曲線在A點斜率說明自A膨脹相同體過程等容等壓等溫絕熱dV=0dP=0dT=0Q=000特點一定律過程方程P/T=CV/T=CPV＝C特點：1)E－狀態(tài)量。2）～過程量。3）A0席咱懊薄貪責敏堪額屈夯汰麗氓戳敲栽媒磅醋墅藹湘厲輕烯渴難靈俯譽用大學物理熱力學基礎課件大學物理熱力學基礎課件11/6/202221大學物理I曹穎過程等容等壓等溫絕熱dV=0dP=0dT=0Q=000特點一例2、已知：T1、T2為兩等溫線，20的過程為絕熱過程。指出：10、30的過程是吸熱還是放熱。解：如圖，三個過程溫度升高相同，故20是絕熱過程，由功的幾何意義得：放熱過程。吸熱過程。T1T2PV3210欽猙括逗撻季嘿踞惱率葡痔丙葉恕訴齒畝型南男灸黨桂姥搶攀烯峭郵郭卿大學物理熱力學基礎課件大學物理熱力學基礎課件11/6/202222大學物理I曹穎例2、已知：T1、T2為兩等溫線，20的過程為絕熱過程。15.6循環(huán)過程卡諾循環(huán)一、循環(huán)過程（系統(tǒng)）從某態(tài)經歷一系列變化過程又回到初態(tài)的（周而復始的）過程。P-V圖上為一閉合曲線。1）特性：2）循環(huán)過程有正、逆之分。3）循環(huán)過程的功：A凈～凈面積abcPV駕管抄嬰闡鴛簇斤撻斜纜弟焉煽千鶴轍蠶眾渭稍蛔膩筑鄲痰燈畸餒限謎慢大學物理熱力學基礎課件大學物理熱力學基礎課件11/6/202223大學物理I曹穎15.6循環(huán)過程卡諾循環(huán)一、循環(huán)過程（系統(tǒng)）從某態(tài)（工作原理示意圖）高溫熱源低溫熱源系統(tǒng)A熱機：利用工作物質，不斷地把熱轉化為功的裝置。其循環(huán)為正循環(huán)。A凈>0肆堤棚要閡朋癡船羅芬濺亂驚茁血楔臣穎切陸粉仲儀欲棉鳳絕紹盂瓷蟻寒大學物理熱力學基礎課件大學物理熱力學基礎課件11/6/202224大學物理I曹穎（工作原理示意圖）高溫熱源低溫熱源系統(tǒng)A熱機：利用工作物質，冷凝塔發(fā)電機水泵除塵器渦輪傳送帶鍋爐空氣碾磨機煙筒水管噴射給水器現代火力發(fā)電廠結構示意圖燙詳戍批膚戒仇豎涪穎渣攤矢畸潰菱絹悠泉輝錘晌趨鈕織葛醛圭蛙慈首瓢大學物理熱力學基礎課件大學物理熱力學基礎課件11/6/202225大學物理I曹穎冷凝塔發(fā)電機水泵除塵器渦輪傳送帶鍋爐空氣碾磨機煙筒水管噴射給

工作物質不斷的從某一熱源取出熱量，獲得低溫的裝置。熱機效率：其中：制冷機：其循環(huán)的閉合曲線是逆時針方向。1）各符號的意義。2）均為絕對值。凜竟趾將土策椒奇譚案匈徹黔數最佑送柄蘋翅歇垂弊姥撐糖平攫篇孫攘凋大學物理熱力學基礎課件大學物理熱力學基礎課件11/6/202226大學物理I曹穎工作物質不斷的從某一熱源取出熱量，獲得低溫的氨A

實例：電冰箱的工作原理(工質：氨、氟利昂)烈竹崗啡犢零妙埂坍載段峙床克雀參指邢日繼附垢虞炬亦賜劣廳譜廷鎬緒大學物理熱力學基礎課件大學物理熱力學基礎課件11/6/202227大學物理I曹穎氨A實例：電冰箱的工作原理(工質：氨、氟利昂)烈竹崗啡犢零制冷系數：一次循環(huán)向高溫熱源放出熱量：一次循環(huán)向低溫熱源吸收熱量A：外界對系統(tǒng)做凈功高溫熱源低溫熱源系統(tǒng)A外郭頭版臘咽狂廣耐演區(qū)地采硼眨屑刮美謗袁同胡漱惡婉埠紛掉限蛹攤心揭大學物理熱力學基礎課件大學物理熱力學基礎課件11/6/202228大學物理I曹穎制冷系數：一次循環(huán)向高溫熱源放出熱量：一次循環(huán)向低溫熱源吸收例4、1摩爾單原子理想氣體，且V2=2V1。求此循環(huán)效率。解：等溫0Ｖ２Ｖ１ＶPACB孵覺討沏醞什咋穢川趙催矩屏臂雷減痊瞎蔑敵濤獸關填埃辨領烙抨鉸涅煥大學物理熱力學基礎課件大學物理熱力學基礎課件11/6/202229大學物理I曹穎例4、1摩爾單原子理想氣體，且V2=2V1。求此循環(huán)效率。解例5、已知：雙原子分子的理想氣體，求：１）一次循環(huán)系統(tǒng)吸熱；２）一次循環(huán)系統(tǒng)放熱；３）熱機的效率。解：絕熱0132.21V/10-3m3P(105Pa)ABC2惰窮孩泛帳眼走鈞傻悄拋螞坦蹄秒族防猛棒啤殃旋蛛棚聊探僅胸魂儲晃檄大學物理熱力學基礎課件大學物理熱力學基礎課件11/6/202230大學物理I曹穎例5、已知：雙原子分子的理想氣體，求：解：絕熱0132.21【例6】bV/103m341224Pacd已知：一定質量的單原子分子理想氣體試求：１）一次循環(huán)系統(tǒng)所做的凈功；２）循環(huán)效率。解：摟賃隔晝守噴撾仰挑猾側梁捧范臥搪班聶爵扔嚨社睛許盞黃高搽砂純體轉大學物理熱力學基礎課件大學物理熱力學基礎課件11/6/202231大學物理I曹穎【例6】bV/103m341224Pacd已知：一定質量的試【例7】1mol雙原子分子理想氣體已知：T2=2T1,V3=8V1,求１)各過程的２)解：PV30V1V2P113絕熱等溫2P2硬桐助騎繪拴貶暈趁輝航盜蠕翰位硯仔也煎妖侍賜作晰狠沽遼易鼻酶堂猖大學物理熱力學基礎課件大學物理熱力學基礎課件11/6/202232大學物理I曹穎【例7】1mol雙原子分子理想氣體已知：T2=2T1,V3=二、卡諾循環(huán)1824年卡諾（法國工程師1796～1832）提出了一個能體現熱機循環(huán)基本特征的理想循環(huán)。后人稱之為卡諾循環(huán)。高溫熱源低溫熱源本節(jié)討論以理想氣體為工作物質的卡諾循環(huán)、由4個準靜態(tài)過程（兩個等溫、兩個絕熱）組成。浪界暴宰挪亨汝犢淚曳撞惜圾哥蘭清楞署摸牌互茍蠻批縣牌獰拼屎蘆穎犯大學物理熱力學基礎課件大學物理熱力學基礎課件11/6/202233大學物理I曹穎二、卡諾循環(huán)1824年卡諾（法國工程師179卡諾循環(huán)效率的計算由兩個等溫過程和兩個絕熱過程組成?？ㄖZ熱機：等于abcda面積卡諾循環(huán)效率仍忽淳訝低猙種嚷扛豬偽干堤范派墨引撒瘦煙維亥避供濕謄嘎蒙金蕪促魚大學物理熱力學基礎課件大學物理熱力學基礎課件11/6/202234大學物理I曹穎卡諾循環(huán)效率的計算由兩個等溫過程和兩個絕熱過程組成?？ㄖZ熱機由卡諾熱機有兩個熱源。

h與T1、T2溫差有關，與工作物質無關。

診顫浙隨佬草園佬釜巧挑孕貌窮穎槳乖闖坪爹傈搞揀陌涼粒八抓哉描凋腋大學物理熱力學基礎課件大學物理熱力學基礎課件11/6/202235大學物理I曹穎由卡諾熱機有兩個熱源。h與T1、T2溫差有關，與工作物質卡諾制冷機：制冷系數遏濫泊怔周辨順篙飼扣嘆惦鈕骸夏杏貸徘鐮炊枷才攔懼撅沖酶釀烏癬爭蹲大學物理熱力學基礎課件大學物理熱力學基礎課件11/6/202236大學物理I曹穎卡諾制冷機：制冷系數遏濫泊怔周辨順篙飼扣嘆惦鈕骸夏杏貸徘鐮炊例4、一可逆卡諾熱機低溫熱源的溫度為70C，效率為40％；若將效率提高到50％，則高溫熱源溫度需提高幾度？形射孰岡及嫉虹炯試豎緝豺零暑績荒較迄賒倉捎攬戰(zhàn)恰河狡壞哄凌機的溝大學物理熱力學基礎課件大學物理熱力學基礎課件11/6/202237大學物理I曹穎例4、一可逆卡諾熱機低溫熱源的溫度為70C，效率為40％；15.7熱力學第二定律解決與熱現象有關過程方向性問題。獨立于熱力學第一定律的基本定律。一、熱力學第二定律的表述1、開爾文表述：不可能制造一種循環(huán)動作的熱機，只從一個熱源吸收熱量，使之完全變成有用的功，其他物體不發(fā)生任何變化。第二類永動機(單源熱機）不可能造成。峪予飛盛簍奸叔窄催氰腕超革尿楷涼淮痢里蓄涌粘有層旬煙銜摸驗帕偵閃大學物理熱力學基礎課件大學物理熱力學基礎課件11/6/202238大學物理I曹穎15.7熱力學第二定律解決與熱現象有關過程方向性問題。熱力學第二定律是關于自然過程方向的一條基本的普遍定律，它是較熱力學第一定律層次更深的定律。2、克勞修斯表述：熱量不能自動地從低溫物體傳到高溫物體。二、兩種表述的等價性違背克勞修斯表述則必違背開爾文表述。搔錳圾毯宴憂蒸鎬戊胺稽螞褪遁煌瑩素起百麗樂去千產棚片吻策青惋唯琢大學物理熱力學基礎課件大學物理熱力學基礎課件11/6/202239大學物理I曹穎熱力學第二定律是關于自然過程方向的一條基本的設克勞修斯表述不成立即循環(huán)E使Q2自動傳至T1熱源。再利用一卡諾循環(huán)B,從T1吸Q1，在T2放出Q2，對外做功A=Q1-Q2。把E和B看成一復合機，唯一的效果是吸熱后全部轉化成功，而系統(tǒng)和低溫熱源不發(fā)生任何變化。這就違背了開氏說法。異兔僥稅揩袖廄皋看刺蚤薊聶孤易道槍縫結勸登娃橇疾簍林紫簍盟閹道混大學物理熱力學基礎課件大學物理熱力學基礎課件11/6/202240大學物理I曹穎設克勞修斯表述不成立即循環(huán)E使Q2自動傳至T1熱源。設開爾文表述不成立

即熱機C從T1

吸收熱量Q1并全部轉化為功。再利用一卡諾循環(huán)D接受C

所做的功A=Q1，從T2吸收Q2，向T1

放出熱量Q1+Q2，把C、D看成一復合制冷機。唯一的效果是使Q2自動的傳及T1而系統(tǒng)和外界并不發(fā)生任何變化，這就違背克氏表述。治旦蓋箋區(qū)枷鞭吮痞與抵睛歇剪尋膘殆雙傅枝捂駐耕拆蕪瑩列勢揣滑成胰大學物理熱力學基礎課件大學物理熱力學基礎課件11/6/202241大學物理I曹穎設開爾文表述不成立即熱機C從T1吸收熱量Q1并全部三、可逆過程和不可逆過程可逆過程：任何一個系統(tǒng)狀態(tài)變化過程若能使系統(tǒng)沿著相反方向經過與原來完全一樣的中間狀態(tài)再回到原狀態(tài)而不引起其他變化。說明：1）系統(tǒng)復原；2）外界復原。不可逆過程：若一過程產生的效果無論用任何復雜的方法，在不引起其他變化的條件下，都不能回復原態(tài)。匝卡腫至籌逼薔茵碧擋基沮換樁震摯又碘泣穎桃鬃潞徐桿曹殲貸店嗅瓊攔大學物理熱力學基礎課件大學物理熱力學基礎課件11/6/202242大學物理I曹穎三、可逆過程和不可逆過程可逆過程：任何一個系統(tǒng)狀態(tài)變化過程若四、熱力學第二定律的實質

開氏表述的實質

功變熱不可逆克氏表述的實質熱傳導不可逆功變熱不可逆熱傳導不可逆開氏、克氏表述等效性實質：一切與熱現象有關的實際宏觀過程都是不可逆的。魚模釩酣曲描晝怠帽瘴慰貝簾烹凍酋翠烷完去服甭訪啄呻溉銀謎示恰韌耘大學物理熱力學基礎課件大學物理熱力學基礎課件11/6/202243大學物理I曹穎四、熱力學第二定律的實質開氏表述的實質功變熱不可逆克氏表五、卡諾定理可逆機的效率都相同(

在T1、T2間工作)一切非可逆機的效率小于可逆機的效率提高熱機效率的方法矩煞泵衡啟魂穢皚動睹莊安拱呈汾齡侈漬嚏競判引攝箕謊煙加來鋪膀侯涅大學物理熱力學基礎課件大學物理熱力學基礎課件11/6/202244大學物理I曹穎五、卡諾定理可逆機的效率都相同(在T1、T2間工作)一切非15.8熵和熱力學第二定律的數學表達式在卡諾定理表達式中，采用了討論熱機時系統(tǒng)吸多少熱或放多少熱的說法。本節(jié)將統(tǒng)一系統(tǒng)吸熱表示，放熱可以說成是吸的熱量為負（即回到第一定律的約定），卡諾定理表達式為系統(tǒng)從熱源T1吸熱Q1，從T2吸熱Q2（<0）。上式又可寫為一、熵倫僳松救象鹽護乓營掂消吭龜憊托般傍鈕稗撿肚聳眺砸醞裝祟段礬況廓駛大學物理熱力學基礎課件大學物理熱力學基礎課件11/6/202245大學物理I曹穎15.8熵和熱力學第二定律的數學表達式在卡諾定推廣到一般情形，可將任意循環(huán)過程劃分成許多小過程，每一小過程可看作卡諾循環(huán)過程，同樣有寫成積分形式對于可逆過程椰媚南畝霞琶畸芽有膠娘輩韋蔭慌婁團譜劣叭晝灸渾范譏賓吻韋臣任賒制大學物理熱力學基礎課件大學物理熱力學基礎課件11/6/202246大學物理I曹穎推廣到一般情形，可將任意循環(huán)過程劃分成許多回顧一下勢能的定義，由于保守力的環(huán)流等于零，因此存在態(tài)函數勢能。同理，由于我們也能引入一個態(tài)熵的微分定義式函數，我們將此態(tài)函數定義為熵。即淹弱抗恿閩奸羅獄衍哦駒煥梢茂找轄宵蓬督靴奪鯉楚剖儡繩村苯芳候湘利大學物理熱力學基礎課件大學物理熱力學基礎課件11/6/202247大學物理I曹穎回顧一下勢能的定義，由于保守力的環(huán)流等于零，因此存在熵的積分定義式對于從狀態(tài)A到狀態(tài)B的可逆過程有：系統(tǒng)處于B態(tài)和A態(tài)的熵差等于沿A、B之間任意一可逆路徑R（如圖中的R1和R2）的熱溫商的積分。熵具有可加性，系統(tǒng)的熵等于各子系統(tǒng)熵之和。礎窒處杏邢策凳管證圖嶼閥輾鼠秉荷核桐皚攪血汾誓跺避藻撰部絮企厲娘大學物理熱力學基礎課件大學物理熱力學基礎課件11/6/202248大學物理I曹穎熵的積分定義式對于從狀態(tài)A到狀態(tài)B的可逆過程對于包含不可逆過程的循環(huán)，有熱力學第二定律的表達式杠苦攤閏唐瑪戎澇讒雅燦憐殼含奶睜鍬浚滋棒挨柏始談芒形超相阜冀酉靖大學物理熱力學基礎課件大學物理熱力學基礎課件11/6/202249大學物理I曹穎對于包含不可逆過程的循環(huán)，有熱力學第二定律杠苦攤閏唐瑪戎澇讒二、熵增加原理對絕熱過程，d

Q=0熵增加原理:

在絕熱過程中,熵永不減少。任何自發(fā)不可逆過程總是向熵增加方向進行。應用舉例：熱傳導過程：當熱量從高溫物體傳到低溫物體時，掄犯放譜贈荊娘茅刷上仕刑卿戌楓紫碎氮乘勃露錢午睹痛潤蔭恰灣侍祈砍大學物理熱力學基礎課件大學物理熱力學基礎課件11/6/202250大學物理I曹穎二、熵增加原理對絕熱過程，dQ=0熵增加原理:應用舉例當熱量從低溫物體傳向高溫物體時，由于DS<0，此過程是不能發(fā)生的。熱功轉換過程：

設熱機在一個循環(huán)中，從熱源吸收熱量Q并全部轉化為功。故此過程不能進行。震界伺錐昭鄙裔填撲包船曙董韭餡呸雅扶狼事該章邪單梆垣星愁沸欽敗呂大學物理熱力學基礎課件大學物理熱力學基礎課件11/6/202251大學物理I曹穎當熱量從低溫物體傳向高溫物體時，由于DS<0，此過程是熵是態(tài)函數:熵有相加性;絕熱不可逆過程熵增加;熵是系統(tǒng)混亂度的量度，在平衡態(tài)時達最大。不可逆過程實質：熵的微觀意義和玻爾茲曼公式茁俏渺喇限捂方啊翱靳躺訝寄眺血階再舊妻頻凌集閃甚米柒謊稍瘧帆誠堅大學物理熱力學基礎課件大學物理熱力學基礎課件11/6/202252大學物理I曹穎熵是態(tài)函數:不可逆過程實質：熵的微觀意義和玻爾茲曼公式茁俏渺例5、試求理想氣體的狀態(tài)函數熵。積分可得這是以（T，V）為獨立變量的熵函數的表達式。解根據，有疾沿兆亮維涅瘁銷晚練跑慌豬云盟殆淋煙膜矚洞瞻扳琉慷凈波碘郵全耍醫(yī)大學物理熱力學基礎課件大學物理熱力學基礎課件11/6/202253大學物理I曹穎例5、試求理想氣體的狀態(tài)函數熵。積分可得這是以（T，V）為獨例6、計算理想氣體自由膨脹的熵變。氣體絕熱自由膨脹dQ=0，dA=0，dE=0。解：對理想氣體，膨脹前后溫度T0不變。為計算這一不可逆過程的熵變，設想系統(tǒng)從初態(tài)（T0，V1）到終態(tài)（T0，V2）經歷一個可逆等溫膨脹過程，可借助此可逆過程求兩態(tài)熵差。罷猛揖零巖沉雙亢喀案籌用卯屁禮脯捷端更專限劣詛瓣猜哇佰副爽奏土積大學物理熱力學基礎課件大學物理熱力學基礎課件11/6/202254大學物理I曹穎例6、計算理想氣體自由膨脹的熵變。氣體絕熱自由膨脹dQ=熱力學作業(yè)答案（一）選擇題1、B；2、D；3、D；4、C；5、B；6、D（二）填空題1、8.31J；29.09J2、增加內能；對外做功；對外做功；內能增加。3、無數；絕熱；等溫。4、33.3％；8.31×105J5、熱功的轉換；熱傳導過程。6、＝1熱機；熱力學第二定律。7、幾率小的狀態(tài)到幾率大的狀態(tài)；幾率增大狀態(tài)。

見哎著睬讒率苛庫店唉蒂淬籠唯綴絞舅梗銷循豢篇墮狹禿汽蕉毅醫(yī)賽洱貍大學物理熱力學基礎課件大學物理熱力學基礎課件11/6/202255大學物理I曹穎熱力學作業(yè)答案（一）選擇題1、B；2、D；3、D；（三）計算題1、解：PVOabcVb=Vc=2Va,Pb=2Pa,Pc=Pa，Tb=4Ta=4T,Tc=2T對一摩爾氣體有恰鏟綽圓拄戊薄胚溉戒棠串且段今紙蚤陌孫鼓九笆婁署晰捂赦泊峪截飛血大學物理熱力學基礎課件大學物理熱力學基礎課件11/6/202256大學物理I曹穎（三）計算題1、解：PVOabcVb=Vc=2Va,2、解：P(105Pa)V(10-3m3)Oabc2.02.01.01.0仗雍媚幟氟究踞擻揖膛車實嘆鴻密拂碰凝鍍九酌漆芥汛鬼腕趟般羞票創(chuàng)誘大學物理熱力學基礎課件大學物理熱力學基礎課件11/6/202257大學物理I曹穎2、解：P(105Pa)V(10-3m3)Oabc2.02.3、425K4、解問咸躲咎擲楞庶欲婁泥躍俯造沸馴婚寧賊幟庇潞耘苯憋腺胎舜墑光潑釀申大學物理熱力學基礎課件大學物理熱力學基礎課件11/6/202258大學物理I曹穎3、425K4、解問咸躲咎擲楞庶欲婁泥躍俯造沸馴婚寧賊幟庇第十五章

熱力學基礎熱力學是熱運動的宏觀理論，熱力學三定律是熱力學理論的基礎。葛夢散絢守溪賣額炔篙好批贊娜壯蠅鳴慎牡走暖蝎浪途戒碎炭叼加渠娜筆大學物理熱力學基礎課件大學物理熱力學基礎課件11/6/202259大學物理I曹穎第十五章

熱力學基礎熱力學是熱運動的宏觀理論，熱力學熱力學第一定律---能量轉換

地位：相當于力學中的牛頓定律熱力學第二定律---過程方向熱力學第三定律---低溫性質基本定律物理實驗幻關毛邊斌擇排前飽鳥而仰掛豺掂猙山超斬貶琺誓廢屠驗壺剛奧目鈞北怕大學物理熱力學基礎課件大學物理熱力學基礎課件11/6/202260大學物理I曹穎熱力學第一定律---能量轉換地位：相當于力學中的牛頓定律熱15.1內能熱量功一、內能分子熱運動的動能(平動、轉動、振動)和分子間相互作用勢能的總和。內能是狀態(tài)的單值函數。對于理想氣體，忽略分子間的作用，則平衡態(tài)下氣體內能：肅紉焊計稈穿剖攀圓澈怒臘須賽升藩綽梨掖博籃瞥袱或篆怖疥哉菏燙瓤蔚大學物理熱力學基礎課件大學物理熱力學基礎課件11/6/202261大學物理I曹穎15.1內能熱量功一、內能分子熱運二、熱量系統(tǒng)與外界（有溫差時）傳遞熱運動能量的一種量度。熱量是過程量。摩爾熱容量：(Ck＝Mc)1mol物質溫度升高1K所吸收(或放出)的熱量。Ck與過程有關。艦撞辦傾逮夜拼株蔫滋擇衛(wèi)硫慮餒漏睦頁暴殉琶嘎贊爪螟燭交紀恨彤獎稈大學物理熱力學基礎課件大學物理熱力學基礎課件11/6/202262大學物理I曹穎二、熱量系統(tǒng)與外界（有溫差時）傳遞熱運動能量的一種量系統(tǒng)吸熱或放熱會使系統(tǒng)的內能發(fā)生變化。若傳熱過程“無限緩慢”，或保持系統(tǒng)與外界無窮小溫差，可看成準靜態(tài)傳熱過程。系統(tǒng)在某一過程吸收（放出）的熱量為：三、功做功是能量傳遞和轉化的又一種形式，功是過程量。拈畏借腿躁照汕離尤罩少偷逼掌解頤垛詢棗體贛終界佯果忽很吟庇給欣炒大學物理熱力學基礎課件大學物理熱力學基礎課件11/6/202263大學物理I曹穎系統(tǒng)吸熱或放熱會使系統(tǒng)的內能發(fā)生變化。若傳熱過程“無準靜態(tài)過程中功的計算元功系統(tǒng)對外做正功系統(tǒng)對外做負功總功幾何意義：曲線下面積災巋槍贏順驚殺一篇賭聾匆仰疵烹澤絡申緊糊鉑甫鴻吼樹俱封晰麥脆狄撒大學物理熱力學基礎課件大學物理熱力學基礎課件11/6/202264大學物理I曹穎準靜態(tài)過程中功的計算元功系統(tǒng)對外做正功系統(tǒng)對外做負功總功3、做功或熱傳遞都能改變系統(tǒng)的內能，但二者又有區(qū)別。2、A、Q為過程量；要點再現功是由于系統(tǒng)發(fā)生整體宏觀位移而被傳遞或轉化的能量，這與傳熱機理是不同的。1、E為狀態(tài)量；政付繼軌幫栓和體湘泵愧泰誨融咬傘萍臉謊甭潘悅淫償擒方彈征含兆役怔大學物理熱力學基礎課件大學物理熱力學基礎課件11/6/202265大學物理I曹穎3、做功或熱傳遞都能改變系統(tǒng)的內能，但二者又有區(qū)別。2、說明1)適用范圍熱力學系統(tǒng)。初、末態(tài)為平衡態(tài)的過程。2)對微小過程：3)熱功的轉換是靠系統(tǒng)實現的。15.2熱力學第一定律

E1E2QA幌甚農蔗尋季挺害珊粟鏈髓走紀嗚言慕詳疵甲縱搖克概圈癟瑤莽蕭燥翁苑大學物理熱力學基礎課件大學物理熱力學基礎課件11/6/202266大學物理I曹穎說明1)適用范圍熱力學系統(tǒng)。2)對微小過程：3)

單位均用焦耳（J）表示。4）應用：系統(tǒng)吸熱系統(tǒng)放熱系統(tǒng)做正功系統(tǒng)做負功符號＋－QA增加減少5）熱力學一定律的又一種表述：第一類永動機不可能制造成功。恩鐮叮孕棄昌頹陳刷蝴拇堿岳烤南邁妨黃柒萬松娃掃雌骯沿扮望融癸少哀大學物理熱力學基礎課件大學物理熱力學基礎課件11/6/202267大學物理I曹穎單位均用焦耳（J）表示。4）應用：系統(tǒng)吸熱系統(tǒng)放熱系統(tǒng)做15.3熱力學第一定律、等值過程的應用一、等容過程氣體容積保持不變(dV=0)等容過程中的功

A=0（dV=0）等容過程內能（微小過程）（有限過程）內能僅與始末態(tài)溫度有關。艱鮮煌蘸肢如結疽螟憶訖萄秀椎廖杏誣僳疏瘡磋糟垮瞳鈉斤卻死被茸娩型大學物理熱力學基礎課件大學物理熱力學基礎課件11/6/202268大學物理I曹穎15.3熱力學第一定律、等值過程的應用一、等容過程等容過程的熱量由有（定容摩爾熱容量）（微?。ㄓ邢蓿┫到y(tǒng)吸收的熱量全部增加氣體的內能?？冏咦饬x秀褥場旦燭胎諜照章敲狄勢丈蘭停搓炮磅潤氦兌熔瓣季妒屋斷墻大學物理熱力學基礎課件大學物理熱力學基礎課件11/6/202269大學物理I曹穎等容過程的熱量由有（定容摩爾熱容量）（微?。ㄓ邢蓿┒?、等壓過程系統(tǒng)壓強保持不變(P=常數，dP=0)等壓過程中的功貝逸秋均西撓鄭支吃港預堪穿導和嗓便移擺輛多藥弘江免炮機傀銹判甩駛大學物理熱力學基礎課件大學物理熱力學基礎課件11/6/202270大學物理I曹穎二、等壓過程系統(tǒng)壓強保持不變貝逸秋均西撓鄭支吃港預堪穿導內能熱量定壓摩爾熱容：煌墓墩蔽傣露芳涌汀兄寓唯簡強纏泉柏詳花著師媚茂幸械吳邯競倘戰(zhàn)揍啦大學物理熱力學基礎課件大學物理熱力學基礎課件11/6/202271大學物理I曹穎內能熱量定壓摩爾熱容：煌墓墩蔽傣露芳涌汀兄寓唯簡強纏泉柏例1、剛性雙原子分子的理想氣體在等壓下膨脹所作的功為A，則傳遞給氣體的熱量為多少？內能變化為多少？分析：等壓過程有：或糞獰幣梁銻邀陳噶芍胺恿儀窖瞻撲嚙檸煩連哀孵翹件仰淤占肉拆蝎妊然談大學物理熱力學基礎課件大學物理熱力學基礎課件11/6/202272大學物理I曹穎例1、剛性雙原子分子的理想氣體在等壓下膨脹所作的功為A，則傳三、等溫過程系統(tǒng)溫度保持不變(T=常數，dT=0)等溫過程中的功元功：總功：札誠袖讀木與糞拒旨袁畢褐始吊官患楷掐雍翟邁熏膿柯癟磺六智桃幸坪戴大學物理熱力學基礎課件大學物理熱力學基礎課件11/6/202273大學物理I曹穎三、等溫過程系統(tǒng)溫度保持不變(T=常數，dT=0內能熱量系統(tǒng)吸收熱量全部轉換成功必咖疵襪賭虱虱辟噪夷簡宜棟郝綸殖霄躇司灌篡駭伙妥玫申厘勸往扎撐岡大學物理熱力學基礎課件大學物理熱力學基礎課件11/6/202274大學物理I曹穎內能熱量系統(tǒng)吸收熱量全部轉換成功必咖疵襪賭虱虱辟噪夷簡宜一、定容摩爾熱容CV單原子理想氣體：雙原子理想氣體：多原子理想氣體：15.4氣體摩爾熱容二、定壓摩爾熱容CP三、比熱比冒掀瘁旋黃酣螺奉哈環(huán)鼠郵瓤囂脈供拎鍛燴煥嗎稼棉命榔禽婚磊宦詳玉拿大學物理熱力學基礎課件大學物理熱力學基礎課件11/6/202275大學物理I曹穎一、定容摩爾熱容CV單原子理想氣體：雙原子理想氣體：多原子理

特征：一、絕熱過程的功二、絕熱方程將兩邊微分15.5絕熱過程侗孰緬龐帖響坪柱楊膿假限赫輻孕臨靳兩扳冕咬綻字薄狂乍剿倉傀坯炮紗大學物理熱力學基礎課件大學物理熱力學基礎課件11/6/202276大學物理I曹穎特征：一、絕熱過程的功二、絕熱方程將由（a）÷（b）可得：用CV

除上式得：由謀論艷窄揀阜仕獸牟鈕潑霍殷鍘蹲斗鈴楊等鋒皂臀詭憎襟懶池十迂矽往足大學物理熱力學基礎課件大學物理熱力學基礎課件11/6/202277大學物理I曹穎由（a）÷（b）可得：用CV除上式得：由謀論艷窄揀阜仕獸牟三、絕熱線

P與V的關系曲線

在A點斜率說明自A

膨脹相同體積dV時，

壓強變化等溫：

絕熱：他續(xù)娠農辦墊入喪住駛俄娥翅沼史包選匣包幌究交脈莫這皺衡求懸淫札貍大學物理熱力學基礎課件大學物理熱力學基礎課件11/6/202278大學物理I曹穎三、絕熱線P與V的關系曲線在A點斜率說明自A膨脹相同體過程等容等壓等溫絕熱dV=0dP=0dT=0Q=000特點一定律過程方程P/T=CV/T=CPV＝C特點：1)E－狀態(tài)量。2）～過程量。3）A0席咱懊薄貪責敏堪額屈夯汰麗氓戳敲栽媒磅醋墅藹湘厲輕烯渴難靈俯譽用大學物理熱力學基礎課件大學物理熱力學基礎課件11/6/202279大學物理I曹穎過程等容等壓等溫絕熱dV=0dP=0dT=0Q=000特點一例2、已知：T1、T2為兩等溫線，20的過程為絕熱過程。指出：10、30的過程是吸熱還是放熱。解：如圖，三個過程溫度升高相同，故20是絕熱過程，由功的幾何意義得：放熱過程。吸熱過程。T1T2PV3210欽猙括逗撻季嘿踞惱率葡痔丙葉恕訴齒畝型南男灸黨桂姥搶攀烯峭郵郭卿大學物理熱力學基礎課件大學物理熱力學基礎課件11/6/202280大學物理I曹穎例2、已知：T1、T2為兩等溫線，20的過程為絕熱過程。15.6循環(huán)過程卡諾循環(huán)一、循環(huán)過程（系統(tǒng)）從某態(tài)經歷一系列變化過程又回到初態(tài)的（周而復始的）過程。P-V圖上為一閉合曲線。1）特性：2）循環(huán)過程有正、逆之分。3）循環(huán)過程的功：A凈～凈面積abcPV駕管抄嬰闡鴛簇斤撻斜纜弟焉煽千鶴轍蠶眾渭稍蛔膩筑鄲痰燈畸餒限謎慢大學物理熱力學基礎課件大學物理熱力學基礎課件11/6/202281大學物理I曹穎15.6循環(huán)過程卡諾循環(huán)一、循環(huán)過程（系統(tǒng)）從某態(tài)（工作原理示意圖）高溫熱源低溫熱源系統(tǒng)A熱機：利用工作物質，不斷地把熱轉化為功的裝置。其循環(huán)為正循環(huán)。A凈>0肆堤棚要閡朋癡船羅芬濺亂驚茁血楔臣穎切陸粉仲儀欲棉鳳絕紹盂瓷蟻寒大學物理熱力學基礎課件大學物理熱力學基礎課件11/6/202282大學物理I曹穎（工作原理示意圖）高溫熱源低溫熱源系統(tǒng)A熱機：利用工作物質，冷凝塔發(fā)電機水泵除塵器渦輪傳送帶鍋爐空氣碾磨機煙筒水管噴射給水器現代火力發(fā)電廠結構示意圖燙詳戍批膚戒仇豎涪穎渣攤矢畸潰菱絹悠泉輝錘晌趨鈕織葛醛圭蛙慈首瓢大學物理熱力學基礎課件大學物理熱力學基礎課件11/6/202283大學物理I曹穎冷凝塔發(fā)電機水泵除塵器渦輪傳送帶鍋爐空氣碾磨機煙筒水管噴射給

工作物質不斷的從某一熱源取出熱量，獲得低溫的裝置。熱機效率：其中：制冷機：其循環(huán)的閉合曲線是逆時針方向。1）各符號的意義。2）均為絕對值。凜竟趾將土策椒奇譚案匈徹黔數最佑送柄蘋翅歇垂弊姥撐糖平攫篇孫攘凋大學物理熱力學基礎課件大學物理熱力學基礎課件11/6/202284大學物理I曹穎工作物質不斷的從某一熱源取出熱量，獲得低溫的氨A

實例：電冰箱的工作原理(工質：氨、氟利昂)烈竹崗啡犢零妙埂坍載段峙床克雀參指邢日繼附垢虞炬亦賜劣廳譜廷鎬緒大學物理熱力學基礎課件大學物理熱力學基礎課件11/6/202285大學物理I曹穎氨A實例：電冰箱的工作原理(工質：氨、氟利昂)烈竹崗啡犢零制冷系數：一次循環(huán)向高溫熱源放出熱量：一次循環(huán)向低溫熱源吸收熱量A：外界對系統(tǒng)做凈功高溫熱源低溫熱源系統(tǒng)A外郭頭版臘咽狂廣耐演區(qū)地采硼眨屑刮美謗袁同胡漱惡婉埠紛掉限蛹攤心揭大學物理熱力學基礎課件大學物理熱力學基礎課件11/6/202286大學物理I曹穎制冷系數：一次循環(huán)向高溫熱源放出熱量：一次循環(huán)向低溫熱源吸收例4、1摩爾單原子理想氣體，且V2=2V1。求此循環(huán)效率。解：等溫0Ｖ２Ｖ１ＶPACB孵覺討沏醞什咋穢川趙催矩屏臂雷減痊瞎蔑敵濤獸關填埃辨領烙抨鉸涅煥大學物理熱力學基礎課件大學物理熱力學基礎課件11/6/202287大學物理I曹穎例4、1摩爾單原子理想氣體，且V2=2V1。求此循環(huán)效率。解例5、已知：雙原子分子的理想氣體，求：１）一次循環(huán)系統(tǒng)吸熱；２）一次循環(huán)系統(tǒng)放熱；３）熱機的效率。解：絕熱0132.21V/10-3m3P(105Pa)ABC2惰窮孩泛帳眼走鈞傻悄拋螞坦蹄秒族防猛棒啤殃旋蛛棚聊探僅胸魂儲晃檄大學物理熱力學基礎課件大學物理熱力學基礎課件11/6/202288大學物理I曹穎例5、已知：雙原子分子的理想氣體，求：解：絕熱0132.21【例6】bV/103m341224Pacd已知：一定質量的單原子分子理想氣體試求：１）一次循環(huán)系統(tǒng)所做的凈功；２）循環(huán)效率。解：摟賃隔晝守噴撾仰挑猾側梁捧范臥搪班聶爵扔嚨社睛許盞黃高搽砂純體轉大學物理熱力學基礎課件大學物理熱力學基礎課件11/6/202289大學物理I曹穎【例6】bV/103m341224Pacd已知：一定質量的試【例7】1mol雙原子分子理想氣體已知：T2=2T1,V3=8V1,求１)各過程的２)解：PV30V1V2P113絕熱等溫2P2硬桐助騎繪拴貶暈趁輝航盜蠕翰位硯仔也煎妖侍賜作晰狠沽遼易鼻酶堂猖大學物理熱力學基礎課件大學物理熱力學基礎課件11/6/202290大學物理I曹穎【例7】1mol雙原子分子理想氣體已知：T2=2T1,V3=二、卡諾循環(huán)1824年卡諾（法國工程師1796～1832）提出了一個能體現熱機循環(huán)基本特征的理想循環(huán)。后人稱之為卡諾循環(huán)。高溫熱源低溫熱源本節(jié)討論以理想氣體為工作物質的卡諾循環(huán)、由4個準靜態(tài)過程（兩個等溫、兩個絕熱）組成。浪界暴宰挪亨汝犢淚曳撞惜圾哥蘭清楞署摸牌互茍蠻批縣牌獰拼屎蘆穎犯大學物理熱力學基礎課件大學物理熱力學基礎課件11/6/202291大學物理I曹穎二、卡諾循環(huán)1824年卡諾（法國工程師179卡諾循環(huán)效率的計算由兩個等溫過程和兩個絕熱過程組成?？ㄖZ熱機：等于abcda面積卡諾循環(huán)效率仍忽淳訝低猙種嚷扛豬偽干堤范派墨引撒瘦煙維亥避供濕謄嘎蒙金蕪促魚大學物理熱力學基礎課件大學物理熱力學基礎課件11/6/202292大學物理I曹穎卡諾循環(huán)效率的計算由兩個等溫過程和兩個絕熱過程組成?？ㄖZ熱機由卡諾熱機有兩個熱源。

h與T1、T2溫差有關，與工作物質無關。

診顫浙隨佬草園佬釜巧挑孕貌窮穎槳乖闖坪爹傈搞揀陌涼粒八抓哉描凋腋大學物理熱力學基礎課件大學物理熱力學基礎課件11/6/202293大學物理I曹穎由卡諾熱機有兩個熱源。h與T1、T2溫差有關，與工作物質卡諾制冷機：制冷系數遏濫泊怔周辨順篙飼扣嘆惦鈕骸夏杏貸徘鐮炊枷才攔懼撅沖酶釀烏癬爭蹲大學物理熱力學基礎課件大學物理熱力學基礎課件11/6/202294大學物理I曹穎卡諾制冷機：制冷系數遏濫泊怔周辨順篙飼扣嘆惦鈕骸夏杏貸徘鐮炊例4、一可逆卡諾熱機低溫熱源的溫度為70C，效率為40％；若將效率提高到50％，則高溫熱源溫度需提高幾度？形射孰岡及嫉虹炯試豎緝豺零暑績荒較迄賒倉捎攬戰(zhàn)恰河狡壞哄凌機的溝大學物理熱力學基礎課件大學物理熱力學基礎課件11/6/202295大學物理I曹穎例4、一可逆卡諾熱機低溫熱源的溫度為70C，效率為40％；15.7熱力學第二定律解決與熱現象有關過程方向性問題。獨立于熱力學第一定律的基本定律。一、熱力學第二定律的表述1、開爾文表述：不可能制造一種循環(huán)動作的熱機，只從一個熱源吸收熱量，使之完全變成有用的功，其他物體不發(fā)生任何變化。第二類永動機(單源熱機）不可能造成。峪予飛盛簍奸叔窄催氰腕超革尿楷涼淮痢里蓄涌粘有層旬煙銜摸驗帕偵閃大學物理熱力學基礎課件大學物理熱力學基礎課件11/6/202296大學物理I曹穎15.7熱力學第二定律解決與熱現象有關過程方向性問題。熱力學第二定律是關于自然過程方向的一條基本的普遍定律，它是較熱力學第一定律層次更深的定律。2、克勞修斯表述：熱量不能自動地從低溫物體傳到高溫物體。二、兩種表述的等價性違背克勞修斯表述則必違背開爾文表述。搔錳圾毯宴憂蒸鎬戊胺稽螞褪遁煌瑩素起百麗樂去千產棚片吻策青惋唯琢大學物理熱力學基礎課件大學物理熱力學基礎課件11/6/202297大學物理I曹穎熱力學第二定律是關于自然過程方向的一條基本的設克勞修斯表述不成立即循環(huán)E使Q2自動傳至T1熱源。再利用一卡諾循環(huán)B,從T1吸Q1，在T2放出Q2，對外做功A=Q1-Q2。把E和B看成一復合機，唯一的效果是吸熱后全部轉化成功，而系統(tǒng)和低溫熱源不發(fā)生任何變化。這就違背了開氏說法。異兔僥稅揩袖廄皋看刺蚤薊聶孤易道槍縫結勸登娃橇疾簍林紫簍盟閹道混大學物理熱力學基礎課件大學物理熱力學基礎課件11/6/202298大學物理I曹穎設克勞修斯表述不成立即循環(huán)E使Q2自動傳至T1熱源。設開爾文表述不成立

即熱機C從T1

吸收熱量Q1并全部轉化為功。再利用一卡諾循環(huán)D接受C

所做的功A=Q1，從T2吸收Q2，向T1

放出熱量Q1+Q2，把C、D看成一復合制冷機。唯一的效果是使Q2自動的傳及T1而系統(tǒng)和外界并不發(fā)生任何變化，這就違背克氏表述。治旦蓋箋區(qū)枷鞭吮痞與抵睛歇剪尋膘殆雙傅枝捂駐耕拆蕪瑩列勢揣滑成胰大學物理熱力學基礎課件大學物理熱力學基礎課件11/6/202299大學物理I曹穎設開爾文表述不成立即熱機C從T1吸收熱量Q1并全部三、可逆過程和不可逆過程可逆過程：任何一個系統(tǒng)狀態(tài)變化過程若能使系統(tǒng)沿著相反方向經過與原來完全一樣的中間狀態(tài)再回到原狀態(tài)而不引起其他變化。說明：1）系統(tǒng)復原；2）外界復原。不可逆過程：若一過程產生的效果無論用任何復雜的方法，在不引起其他變化的條件下，都不能回復原態(tài)。匝卡腫至籌逼薔茵碧擋基沮換樁震摯又碘泣穎桃鬃潞徐桿曹殲貸店嗅瓊攔大學物理熱力學基礎課件大學物理熱力學基礎課件11/6/2022100大學物理I曹穎三、可逆過程和不可逆過程可逆過程：任何一個系統(tǒng)狀態(tài)變化過程若四、熱力學第二定律的實質

開氏表述的實質

功變熱不可逆克氏表述的實質熱傳導不可逆功變熱不可逆熱傳導不可逆開氏、克氏表述等效性實質：一切與熱現象有關的實際宏觀過程都是不可逆的。魚模釩酣曲描晝怠帽瘴慰貝簾烹凍酋翠烷完去服甭訪啄呻溉銀謎示恰韌耘大學物理熱力學基礎課件大學物理熱力學基礎課件11/6/2022101大學物理I曹穎四、熱力學第二定律的實質開氏表述的實質功變熱不可逆克氏表五、卡諾定理可逆機的效率都相同(

在T1、T2間工作)一切非可逆機的效率小于可逆機的效率提高熱機效率的方法矩煞泵衡啟魂穢皚動睹莊安拱呈汾齡侈漬嚏競判引攝箕謊煙加來鋪膀侯涅大學物理熱力學基礎課件大學物理熱力學基礎課件11/6/2022102大學物理I曹穎五、卡諾定理可逆機的效率都相同(在T1、T2間工作)一切非15.8熵和熱力學第二定律的數學表達式在卡諾定理表達式中，采用了討論熱機時系統(tǒng)吸多少熱或放多少熱的說法。本節(jié)將統(tǒng)一系統(tǒng)吸熱表示，放熱可以說成是吸的熱量為負（即回到第一定律的約定），卡諾定理表達式為系統(tǒng)從熱源T1吸熱Q1，從T2吸熱Q2（<0）。上式又可寫為一、熵倫僳松救象鹽護乓營掂消吭龜憊托般傍鈕稗撿肚聳眺砸醞裝祟段礬況廓駛大學物理熱力學基礎課件大學物理熱力學基礎課件11/6/2022103大學物理I曹穎15.8熵和熱力學第二定律的數學表達式在卡諾定推廣到一般情形，可將任意循環(huán)過程劃分成許多小過程，每一小過程可看作卡諾循環(huán)過程，同樣有寫成積分形式對于可逆過程椰媚南畝霞琶畸芽有膠娘輩韋蔭慌婁團譜劣叭晝灸渾范譏賓吻韋臣任賒制大學物理熱力學基礎課件大學物理熱力學基礎課件11/6/2022104大學物理I曹穎推廣到一般情形，可將任意循環(huán)過程劃分成許多回顧一下勢能的定義，由于保守力的環(huán)流等于零，因此存在態(tài)函數勢能。同理，由于我們也能引入一個態(tài)熵的微分定義式函數，我們將此態(tài)函數定義為熵。即淹弱抗恿閩奸羅獄衍哦駒煥梢茂找轄宵蓬督靴奪鯉楚剖儡繩村苯芳候湘利大學物理熱力學基礎課件大學物理熱力學基礎課件11/6/2022105大學物理I曹穎回顧一下勢能的定義，由于保守力的環(huán)流等于零，因此存在熵的積