大學(xué)物理 第八 熱力學(xué)基礎(chǔ)

1、8.18.1 準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程 功功 熱量熱量8.2 8.2 熱力學(xué)第一定律熱力學(xué)第一定律8.3 8.3 熱力學(xué)第一定律對(duì)理想氣體等值過(guò)程的應(yīng)用熱力學(xué)第一定律對(duì)理想氣體等值過(guò)程的應(yīng)用8.4 8.4 理想氣體的絕熱過(guò)程理想氣體的絕熱過(guò)程8.5 8.5 循環(huán)過(guò)程和卡諾循環(huán)循環(huán)過(guò)程和卡諾循環(huán)8.6 8.6 熱力學(xué)第二定律熱力學(xué)第二定律 卡諾定理卡諾定理8.9 8.9 熱力學(xué)第二定律的統(tǒng)計(jì)意義熱力學(xué)第二定律的統(tǒng)計(jì)意義 v熱源熱源qp.2/42熱力學(xué)基礎(chǔ)熱力學(xué)基礎(chǔ) 2021-11-111. 熱力學(xué)過(guò)程熱力學(xué)過(guò)程 熱力學(xué)系統(tǒng)的狀態(tài)隨時(shí)間發(fā)生變化熱力學(xué)系統(tǒng)的狀態(tài)隨時(shí)間發(fā)生變化的過(guò)程。的過(guò)程。 實(shí)際過(guò)程的

2、中間態(tài)為非平衡態(tài)。實(shí)際過(guò)程的中間態(tài)為非平衡態(tài)。2. 準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程 狀態(tài)變化過(guò)程進(jìn)行得非常緩慢，以狀態(tài)變化過(guò)程進(jìn)行得非常緩慢，以至于過(guò)程中的至于過(guò)程中的每一個(gè)中間狀態(tài)都近似每一個(gè)中間狀態(tài)都近似于平衡態(tài)。于平衡態(tài)。 平衡過(guò)程平衡過(guò)程理想過(guò)程！理想過(guò)程！ 準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程的過(guò)程曲線可以用準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程的過(guò)程曲線可以用p-v圖來(lái)描述，圖上的每一點(diǎn)分別表示系圖來(lái)描述，圖上的每一點(diǎn)分別表示系統(tǒng)的一個(gè)平衡態(tài)。統(tǒng)的一個(gè)平衡態(tài)。(pb,vb,tb)(pa,va,ta)pvo2211在整個(gè)過(guò)程中，系統(tǒng)一直處于在整個(gè)過(guò)程中，系統(tǒng)一直處于非平非平衡態(tài)衡態(tài)，直至過(guò)程結(jié)束才達(dá)到平衡態(tài)，直至過(guò)程結(jié)束才達(dá)到平衡態(tài)，這樣的過(guò)程稱

3、為這樣的過(guò)程稱為非靜態(tài)過(guò)程非靜態(tài)過(guò)程非平衡態(tài)則非平衡態(tài)則不能不能用一組確定的狀態(tài)用一組確定的狀態(tài)參量來(lái)表示，所以也參量來(lái)表示，所以也無(wú)法無(wú)法在狀態(tài)圖在狀態(tài)圖上表示出來(lái)上表示出來(lái)8.1 準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程 功功 熱量熱量p.3/42熱力學(xué)基礎(chǔ)熱力學(xué)基礎(chǔ) 2021-11-11sfvp,dlvdlpswddvp d21dvvvpwp-v圖圖(pb,vb,tb)(pa,va,ta)pvov1v2dv結(jié)論：結(jié)論：熱力學(xué)系統(tǒng)所做的熱力學(xué)系統(tǒng)所做的功功在數(shù)值上等于在數(shù)值上等于p-v 圖上過(guò)圖上過(guò)程曲線以下的程曲線以下的面積面積。p.4/42熱力學(xué)基礎(chǔ)熱力學(xué)基礎(chǔ) 2021-11-11熱力學(xué)系統(tǒng)作功的本質(zhì)：熱

4、力學(xué)系統(tǒng)作功的本質(zhì)： 無(wú)規(guī)則的分子熱運(yùn)動(dòng)無(wú)規(guī)則的分子熱運(yùn)動(dòng)與有規(guī)則的機(jī)械運(yùn)動(dòng)之與有規(guī)則的機(jī)械運(yùn)動(dòng)之間的能量轉(zhuǎn)化。間的能量轉(zhuǎn)化。功是功是過(guò)程量過(guò)程量系統(tǒng)對(duì)外作功系統(tǒng)對(duì)外作功 ：體積膨脹體積膨脹，0w外界對(duì)系統(tǒng)作功外界對(duì)系統(tǒng)作功 ：體積收縮體積收縮0wp.5/42熱力學(xué)基礎(chǔ)熱力學(xué)基礎(chǔ) 2021-11-11【例【例8-18-1】 摩爾理想氣體從狀態(tài)摩爾理想氣體從狀態(tài)1 1狀態(tài)狀態(tài)2 2，設(shè)經(jīng)歷等設(shè)經(jīng)歷等溫過(guò)程溫過(guò)程。求氣體對(duì)外所作的功是多少？。求氣體對(duì)外所作的功是多少？【解解】21vvpdvw體積功的幾何意義是什么？體積功的幾何意義是什么？21/vvdvvrt12/lnvvrt3p.6/42熱力學(xué)基

5、礎(chǔ)熱力學(xué)基礎(chǔ) 2021-11-11系統(tǒng)之間由于熱相互作用而傳遞的能量。系統(tǒng)之間由于熱相互作用而傳遞的能量。熱量的單位：國(guó)際單位：焦耳（熱量的單位：國(guó)際單位：焦耳（j） 工程單位：卡工程單位：卡1卡卡 = 4.186 焦耳焦耳系統(tǒng)吸熱系統(tǒng)吸熱 ：0q系統(tǒng)放熱系統(tǒng)放熱 ：0q（1 1）傳熱的條件：系統(tǒng)和外界存在溫度差傳熱的條件：系統(tǒng)和外界存在溫度差（2 2）傳熱既與系統(tǒng)和外界的狀態(tài)有關(guān)，傳熱既與系統(tǒng)和外界的狀態(tài)有關(guān)，還與系統(tǒng)所經(jīng)還與系統(tǒng)所經(jīng)歷的具體過(guò)程有關(guān)歷的具體過(guò)程有關(guān) 熱量傳遞的本質(zhì)：熱量傳遞的本質(zhì)：無(wú)規(guī)則的分子熱運(yùn)動(dòng)之間的能量轉(zhuǎn)化。無(wú)規(guī)則的分子熱運(yùn)動(dòng)之間的能量轉(zhuǎn)化。熱量是過(guò)程量熱量是過(guò)程量(

6、1798)p.7/42熱力學(xué)基礎(chǔ)熱力學(xué)基礎(chǔ) 2021-11-11熱力學(xué)系統(tǒng)的能量熱力學(xué)系統(tǒng)的能量e內(nèi)能包含系統(tǒng)內(nèi)：內(nèi)能包含系統(tǒng)內(nèi)：(1)(1)分子熱運(yùn)動(dòng)的能量；分子熱運(yùn)動(dòng)的能量；(2)(2)分子間勢(shì)能和分子內(nèi)的勢(shì)能分子間勢(shì)能和分子內(nèi)的勢(shì)能; ;(3)(3)分子內(nèi)部、原子內(nèi)部運(yùn)動(dòng)的能量；分子內(nèi)部、原子內(nèi)部運(yùn)動(dòng)的能量；(4)(4)電場(chǎng)能、磁場(chǎng)能等。電場(chǎng)能、磁場(chǎng)能等。 t t 不太高時(shí)，系統(tǒng)狀態(tài)變化主要由不太高時(shí)，系統(tǒng)狀態(tài)變化主要由: : 所引起，其它形式的運(yùn)動(dòng)能量基本不改變。所引起，其它形式的運(yùn)動(dòng)能量基本不改變。（直接計(jì)算）（直接計(jì)算）p.8/42熱力學(xué)基礎(chǔ)熱力學(xué)基礎(chǔ) 2021-11-11，與所經(jīng)

7、過(guò)的過(guò)程無(wú)關(guān)。，與所經(jīng)過(guò)的過(guò)程無(wú)關(guān)。)()(veteepk),( vte 一般氣體系統(tǒng)內(nèi)能：一般氣體系統(tǒng)內(nèi)能：f 對(duì)理想氣體的內(nèi)能：對(duì)理想氣體的內(nèi)能：)(teekm irttm2m ier tm2內(nèi)能變化方式內(nèi)能變化方式做功做功熱傳遞熱傳遞p.9/42熱力學(xué)基礎(chǔ)熱力學(xué)基礎(chǔ) 2021-11-11p.10/42熱力學(xué)基礎(chǔ)熱力學(xué)基礎(chǔ) 2021-11-11p.11/42熱力學(xué)基礎(chǔ)熱力學(xué)基礎(chǔ) 2021-11-111、熱容量、熱容量物體溫度升高一度所需要吸收的熱量。物體溫度升高一度所需要吸收的熱量。tqcdd1kj2、比熱、比熱 單位質(zhì)量物質(zhì)的熱容量。單位質(zhì)量物質(zhì)的熱容量。tqmcdd111kgkj3、摩

8、爾熱容、摩爾熱容 1摩爾物質(zhì)的熱容量。摩爾物質(zhì)的熱容量。tqcdd1（1）定體摩爾熱容）定體摩爾熱容1mol理想氣體在體積不變的狀態(tài)下，理想氣體在體積不變的狀態(tài)下， 溫度升高一度所需要吸收的熱量。溫度升高一度所需要吸收的熱量。vvtqcdd1是摩爾數(shù)vp.12/42熱力學(xué)基礎(chǔ)熱力學(xué)基礎(chǔ) 2021-11-11（2）定壓摩爾熱容：）定壓摩爾熱容： 1mol理想氣體在壓強(qiáng)不變的狀態(tài)理想氣體在壓強(qiáng)不變的狀態(tài)下，溫度升高一度所需要吸收的熱量。下，溫度升高一度所需要吸收的熱量。pptqcdd1（3）cv,和和cp,的關(guān)系的關(guān)系實(shí)驗(yàn)證明：實(shí)驗(yàn)證明：rccvp邁耶公式邁耶公式 摩爾熱容比（絕熱系數(shù)）摩爾熱容比

9、（絕熱系數(shù)）令令vpccricv2ricp22i為自由度數(shù)：為自由度數(shù)：p.13/42熱力學(xué)基礎(chǔ)熱力學(xué)基礎(chǔ) 2021-11-11 本質(zhì)：本質(zhì)：包括熱現(xiàn)象在內(nèi)的能量守恒和轉(zhuǎn)換定律。包括熱現(xiàn)象在內(nèi)的能量守恒和轉(zhuǎn)換定律。weeq)(12weqdddqw12ee +12eee系統(tǒng)吸熱系統(tǒng)吸熱系統(tǒng)放熱系統(tǒng)放熱內(nèi)能增加內(nèi)能增加內(nèi)能減少內(nèi)能減少系統(tǒng)對(duì)外界做功系統(tǒng)對(duì)外界做功外界對(duì)系統(tǒng)做功外界對(duì)系統(tǒng)做功qw8.2 we p.14/42熱力學(xué)基礎(chǔ)熱力學(xué)基礎(chǔ) 2021-11-11熱力學(xué)第一定律適用于熱力學(xué)第一定律適用于任何系統(tǒng)任何系統(tǒng)( (氣液固氣液固) )的任何過(guò)的任何過(guò)程程( (非準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程也適用非準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程也

10、適用),),熱力學(xué)第一定律的另一熱力學(xué)第一定律的另一敘述：敘述：第一類永動(dòng)機(jī)第一類永動(dòng)機(jī) 是不是不可能制成的可能制成的。pdveq第一類永動(dòng)機(jī)：第一類永動(dòng)機(jī)：q q = 0= 0， e e = 0 = 0 ，a a 0 0的機(jī)器的機(jī)器; ;p.15/42熱力學(xué)基礎(chǔ)熱力學(xué)基礎(chǔ) 2021-11-11例例【8-2】一定量的氣體吸收熱量，體積膨脹并對(duì)一定量的氣體吸收熱量，體積膨脹并對(duì)外做功，則此過(guò)程的末態(tài)與初態(tài)相比，外做功，則此過(guò)程的末態(tài)與初態(tài)相比， （ ）a氣體內(nèi)能一定增加氣體內(nèi)能一定增加 b氣體內(nèi)能一定減小氣體內(nèi)能一定減小c氣體內(nèi)能一定不變氣體內(nèi)能一定不變 d氣體內(nèi)能是增是減不能確定氣體內(nèi)能是增是

11、減不能確定dp.16/42熱力學(xué)基礎(chǔ)熱力學(xué)基礎(chǔ) 2021-11-11【例【例8-3】 一定質(zhì)量的理想氣體，從某一狀態(tài)開(kāi)始，經(jīng)一定質(zhì)量的理想氣體，從某一狀態(tài)開(kāi)始，經(jīng)過(guò)一系列變化后又回一開(kāi)始的狀態(tài)，用過(guò)一系列變化后又回一開(kāi)始的狀態(tài)，用w1表示外界對(duì)表示外界對(duì)氣體做的功，氣體做的功，w2表示氣體對(duì)外界做的功，表示氣體對(duì)外界做的功，q1表示氣體表示氣體吸收的熱量，吸收的熱量，q2表示氣體放出的熱量，則在整個(gè)過(guò)程中表示氣體放出的熱量，則在整個(gè)過(guò)程中一定有（一定有（ ） aq1q2=w2w1 ; bq1=q2cw1=w2 ; dq1q2ap.17/42熱力學(xué)基礎(chǔ)熱力學(xué)基礎(chǔ) 2021-11-11cdaheb

12、n2p.18/42熱力學(xué)基礎(chǔ)熱力學(xué)基礎(chǔ) 2021-11-11aeq)( aeqb即：即：aeebaatratritrinhe41222atrienb8522p.19/42熱力學(xué)基礎(chǔ)熱力學(xué)基礎(chǔ) 2021-11-11pvabavbvo11aeeqab022aeeqba0p.20/42熱力學(xué)基礎(chǔ)熱力學(xué)基礎(chǔ) 2021-11-110eaq 21aaa12aa 0a0qbapvavbvp.21/42熱力學(xué)基礎(chǔ)熱力學(xué)基礎(chǔ) 2021-11-118.3 8.3 熱力學(xué)第一定律對(duì)理想氣體等值過(guò)程的應(yīng)用熱力學(xué)第一定律對(duì)理想氣體等值過(guò)程的應(yīng)用dw = pdv=0特征：特征：)(12ttcmmeqv)(212ttrim

13、meq熱力學(xué)第一定律的形式熱力學(xué)第一定律的形式weqvpeqddd ctp-1802年被發(fā)現(xiàn)年被發(fā)現(xiàn)等體摩爾熱容等體摩爾熱容vc所以所以p.22/42熱力學(xué)基礎(chǔ)熱力學(xué)基礎(chǔ) 2021-11-11pv00qbap.23/42熱力學(xué)基礎(chǔ)熱力學(xué)基礎(chǔ) 2021-11-11特征：特征： 氣體在狀態(tài)變化過(guò)程中溫度保持不變。氣體在狀態(tài)變化過(guò)程中溫度保持不變。系統(tǒng)吸熱全部用作對(duì)外做功：系統(tǒng)吸熱全部用作對(duì)外做功：21dvvtvpwqvrtmmp 21dvvtvvrtmmwq12lnvvrtmm21lnpprtmm2111lnppvp1222lnvvvpt = 恒量恒量，cpv0dt0dep.24/42熱力學(xué)基礎(chǔ)熱

14、力學(xué)基礎(chǔ) 2021-11-110qabpv0p.25/42熱力學(xué)基礎(chǔ)熱力學(xué)基礎(chǔ) 2021-11-11特征特征：氣體在狀態(tài)變化過(guò)程中壓強(qiáng)保持不變。氣體在狀態(tài)變化過(guò)程中壓強(qiáng)保持不變。)(12vvpeqp)(12ttcmmp)(12vvprcp代入根據(jù)熱力學(xué)第一定律，有代入根據(jù)熱力學(xué)第一定律，有cp ctv()()vvmapdv pv vrt tm212121()m ierttm 212()m ir ttm2122或或p.26/42熱力學(xué)基礎(chǔ)熱力學(xué)基礎(chǔ) 2021-11-11pvv1v2po等壓膨脹過(guò)程等壓膨脹過(guò)程 v2 2 v1 1 , , a 0 又又t2 2 t1 1, , 即即e2 2- -e

15、1 1 0 q 0 。氣體吸收的熱量，一部分用于內(nèi)能的增加，。氣體吸收的熱量，一部分用于內(nèi)能的增加，一部分用于對(duì)外作功；一部分用于對(duì)外作功；等壓壓縮過(guò)程等壓壓縮過(guò)程 a 0 ， t2 2 t1 1, , 即即e2 2e1 10 0 q 0 。外界對(duì)氣體作的功和內(nèi)能的減少均轉(zhuǎn)化為熱量而放出；外界對(duì)氣體作的功和內(nèi)能的減少均轉(zhuǎn)化為熱量而放出；0qabp.27/42熱力學(xué)基礎(chǔ)熱力學(xué)基礎(chǔ) 2021-11-11將將500j的熱量傳給標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的的熱量傳給標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的2mol氫。氫。 (1) v不變，熱量變?yōu)槭裁矗繗涞臏囟葹槎嗌?？不變，熱量變?yōu)槭裁?？氫的溫度為多少?2) t不變，熱量變?yōu)槭裁矗繗涞牟蛔儯瑹?/p>

16、量變?yōu)槭裁矗繗涞膒、v各為多少？各為多少？(3) p不變，熱量變?yōu)槭裁?？氫的不變，熱量變?yōu)槭裁矗繗涞膖、v各為多少？各為多少？解：解：(1) v不變不變， q = e， 熱量轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)能。熱量轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)能。)(0ttcmmqevv)(250ttr052trqtv285k(2)t不變不變， q = w，熱量轉(zhuǎn)變?yōu)楣Γ瑹崃哭D(zhuǎn)變?yōu)楣prtmmpdvwq00lnp.28/42熱力學(xué)基礎(chǔ)熱力學(xué)基礎(chǔ) 2021-11-11pprtq00ln0e0rtqpppa100.91253200m104.98pvpv(3) p不變，不變， q = w+ e， 熱量轉(zhuǎn)變?yōu)楣崃哭D(zhuǎn)變?yōu)楣蛢?nèi)能和內(nèi)能)(0ttcmmqpp28

17、1.6k70trqtp3000.046mttvvp.29/42熱力學(xué)基礎(chǔ)熱力學(xué)基礎(chǔ) 2021-11-11質(zhì)量為質(zhì)量為2.8 10-3kg、壓強(qiáng)為、壓強(qiáng)為1.013105pa、溫度為、溫度為27的氮?dú)獾牡獨(dú)? 先在體積不變的情況下使其壓強(qiáng)增至先在體積不變的情況下使其壓強(qiáng)增至3.039105pa, 再經(jīng)等溫膨脹使壓強(qiáng)降至再經(jīng)等溫膨脹使壓強(qiáng)降至1.013105pa , 然然后又在等壓過(guò)程中將體積壓縮一半。試求氮?dú)庠谌窟^(guò)程后又在等壓過(guò)程中將體積壓縮一半。試求氮?dú)庠谌窟^(guò)程中內(nèi)能變化，所作的功以及吸收的熱量，并畫出中內(nèi)能變化，所作的功以及吸收的熱量，并畫出p-v圖。圖。解：解：根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程得根

18、據(jù)理想氣體狀態(tài)方程得111prtmmv )m(1046. 233又又p2=3.039105pav2=v1k9001122tppt132v1v4v/m3p/(1.013105pa)ov3p.30/42熱力學(xué)基礎(chǔ)熱力學(xué)基礎(chǔ) 2021-11-11又又k90023tt則，則，333223m1038. 7pvpv又又3421vv 33m1069. 3p4=p1=1.013105pak4503344tvvt則，則，132v1v4v/m3p/(1.013105pa)ov3p.31/42熱力學(xué)基礎(chǔ)熱力學(xué)基礎(chǔ) 2021-11-11等體過(guò)程：等體過(guò)程：01w11eq)(2512ttrmmj1248等溫過(guò)程：等溫過(guò)

19、程：02e等壓過(guò)程：等壓過(guò)程：j374)(3433vvpwj936)(25343ttrmmej1310333ewq從而整個(gè)過(guò)程中：從而整個(gè)過(guò)程中：j449321wwwaj761321qqqqj312wqe22wq j82321vvpdv132v1v4v/m3p/(1.013105pa)ov3p.32/42熱力學(xué)基礎(chǔ)熱力學(xué)基礎(chǔ) 2021-11-11adeee()dam ir ttm2)(2aaddvpvpi0在同一等溫線上；，可見(jiàn)dat,0pa)10013. 1 (5p)10(33mv123321abcdp.33/42熱力學(xué)基礎(chǔ)熱力學(xué)基礎(chǔ) 2021-11-11)(abapvvpaj304bcbb

20、vvvplnj2460vavtpaaaaj550aeqj550bcbvvtvvrtmmpdvaln21pa)10013. 1 (5p)10(33mv123321abcdp.34/42熱力學(xué)基礎(chǔ)熱力學(xué)基礎(chǔ) 2021-11-11ewdd00dq.1 絕熱過(guò)程絕熱過(guò)程v1v2pvo氣體在狀態(tài)變化過(guò)程中系統(tǒng)和外界沒(méi)有熱量的交換。氣體在狀態(tài)變化過(guò)程中系統(tǒng)和外界沒(méi)有熱量的交換。由熱力學(xué)第一定律由熱力學(xué)第一定律: 8.4 8.4 熱力學(xué)第一定律在絕熱過(guò)程中的應(yīng)用熱力學(xué)第一定律在絕熱過(guò)程中的應(yīng)用p.35/42熱力學(xué)基礎(chǔ)熱力學(xué)基礎(chǔ) 2021-11-11絕熱過(guò)程內(nèi)能增量：絕熱過(guò)程內(nèi)能增量：)(!2

21、ttcmmev絕熱過(guò)程的功：絕熱過(guò)程的功：)(!2ttcmmwv 絕熱膨脹絕熱膨脹降溫降壓降溫降壓； 絕熱壓縮絕熱壓縮升溫升壓升溫升壓 變量變量; ;nktp p.36/42熱力學(xué)基礎(chǔ)熱力學(xué)基礎(chǔ) 2021-11-11*絕熱方程的推導(dǎo)絕熱方程的推導(dǎo)(略略)8.4.2 絕熱過(guò)程方程：絕熱過(guò)程方程：也叫泊松方程也叫泊松方程31211ctpctvcpv 理想氣體的絕熱線比等溫線理想氣體的絕熱線比等溫線“更陡更陡” ” 。p.37/42熱力學(xué)基礎(chǔ)熱力學(xué)基礎(chǔ) 2021-11-11設(shè)一等溫線和一絕熱線在點(diǎn)相交設(shè)一等溫線和一絕熱線在點(diǎn)相交（注意絕熱線上各點(diǎn)溫度不同）（注意絕熱線上各點(diǎn)溫度不同）比較點(diǎn)處等溫線與

22、絕熱線的斜率比較點(diǎn)處等溫線與絕熱線的斜率（1 1）從）從a a點(diǎn)經(jīng)等溫膨脹過(guò)程點(diǎn)經(jīng)等溫膨脹過(guò)程 v - n -p （2 2）從）從a a點(diǎn)經(jīng)絕熱膨脹過(guò)程點(diǎn)經(jīng)絕熱膨脹過(guò)程 v - n -p 且因絕熱對(duì)外做功過(guò)程內(nèi)能減少且因絕熱對(duì)外做功過(guò)程內(nèi)能減少 e - t - p p2 1)1)p.39/42熱力學(xué)基礎(chǔ)熱力學(xué)基礎(chǔ) 2021-11-11絕熱自由膨脹絕熱自由膨脹0q0a0epvt0 手放在壓力鍋上方，手放在壓力鍋上方，會(huì)不會(huì)燙手？會(huì)不會(huì)燙手？p.40/42熱力學(xué)基礎(chǔ)熱力學(xué)基礎(chǔ) 2021-11-11有有810-3kg氧氣，體積為氧氣，體積為0.4110-3m3 ，溫度，溫度為為27。如氧氣作絕熱膨脹

23、，膨脹后的體積為。如氧氣作絕熱膨脹，膨脹后的體積為4.110-3m3 ，問(wèn)氣體作多少功？如作等溫膨脹，膨脹后的體積，問(wèn)氣體作多少功？如作等溫膨脹，膨脹后的體積也為也為4.110-3m3 ，問(wèn)氣體作多少功？，問(wèn)氣體作多少功？解：解：1）絕熱膨脹絕熱膨脹由絕熱方程由絕熱方程122111vtvt12112vvttk119j941)(21ttcmmewvq2）等溫膨脹等溫膨脹j1435ln121vvrtmmpdvwtp.41/42熱力學(xué)基礎(chǔ)熱力學(xué)基礎(chǔ) 2021-11-11解：解：對(duì)對(duì)i i 過(guò)程過(guò)程0iqiaejjaeqjiaa 0kkaeqkiaa 0ob bj ji ik ka ap pv vp.

24、42/42熱力學(xué)基礎(chǔ)熱力學(xué)基礎(chǔ) 2021-11-11a a b b; ;(2)(2)0 eabtt 0e0 eadttp pa ab bc cd dv v0 02v2v0 0v vo o321aaaaeq 0321qqqp.43/42熱力學(xué)基礎(chǔ)熱力學(xué)基礎(chǔ) 2021-11-11(3)(3)()vmec ttm 2112tt aabbvtvtaabbtvvt at2aabtttp pa ab bc cd dv v0 02v2v0 0v vo op.44/42熱力學(xué)基礎(chǔ)熱力學(xué)基礎(chǔ) 2021-11-11ddaatvtv11adadtvvt1)(at1)21(aadttt)211 (1atcp pa a

25、b bc cd dv v0 02v2v0 0v vo op.45/42熱力學(xué)基礎(chǔ)熱力學(xué)基礎(chǔ) 2021-11-11理想氣體各過(guò)程的重要公式理想氣體各過(guò)程的重要公式過(guò)程過(guò)程特征特征過(guò)程方程過(guò)程方程吸收熱量吸收熱量對(duì)外做對(duì)外做功功內(nèi)能增量?jī)?nèi)能增量等體v=c0等壓p=c等溫t=c0絕熱q=00cpv ctvctp1cpv21ctvtcvtcp12lnvvrt)(12vvptcvttqa tcvtcvtcvp.46/42熱力學(xué)基礎(chǔ)熱力學(xué)基礎(chǔ) 2021-11-11熱力學(xué)過(guò)程中吸放熱的判斷熱力學(xué)過(guò)程中吸放熱的判斷p.47/42熱力學(xué)基礎(chǔ)熱力學(xué)基礎(chǔ) 2021-11-111616世紀(jì)末世紀(jì)末, ,煤被大量應(yīng)用煤

26、被大量應(yīng)用, ,為解決礦井為解決礦井排水排水問(wèn)題問(wèn)題, ,刺激了刺激了熱機(jī)研究熱機(jī)研究, ,眾人之一是眾人之一是達(dá)達(dá). .芬奇芬奇( (一次性非循環(huán)一次性非循環(huán)););1717世紀(jì)末發(fā)明了世紀(jì)末發(fā)明了巴本鍋巴本鍋和和蒸汽泵蒸汽泵；目的：制造能連續(xù)不斷進(jìn)行熱功轉(zhuǎn)換的機(jī)器目的：制造能連續(xù)不斷進(jìn)行熱功轉(zhuǎn)換的機(jī)器熱機(jī)、制熱機(jī)、制冷機(jī)冷機(jī)8.58.5 循環(huán)過(guò)程和卡諾循環(huán)循環(huán)過(guò)程和卡諾循環(huán)p.48/42熱力學(xué)基礎(chǔ)熱力學(xué)基礎(chǔ) 2021-11-11蒸汽機(jī)是英國(guó)人蒸汽機(jī)是英國(guó)人莎維利莎維利(1698)(1698)和和紐可門紐可門( (1705)1705)各各自獨(dú)立第一個(gè)發(fā)明的，用于抽水，效率很低；自獨(dú)立第一個(gè)發(fā)

27、明的，用于抽水，效率很低；thomas newcomenthomas newcomenp.49/42熱力學(xué)基礎(chǔ)熱力學(xué)基礎(chǔ) 2021-11-11jams wattjams watt1765年英國(guó)格拉斯哥大學(xué)儀器修理工年英國(guó)格拉斯哥大學(xué)儀器修理工詹姆斯詹姆斯. .瓦特瓦特完善了蒸汽機(jī)完善了蒸汽機(jī)( (使冷凝器與汽缸分離使冷凝器與汽缸分離, ,發(fā)明了活塞閥發(fā)明了活塞閥. .飛飛輪輪. .曲軸曲軸. .齒輪傳動(dòng)齒輪傳動(dòng). .離心調(diào)速器等離心調(diào)速器等) )使其成為真正的動(dòng)使其成為真正的動(dòng)力力, , 實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)代化實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)代化, , 至今仍在使用至今仍在使用。 蒸汽機(jī)的改善目標(biāo)：蒸汽機(jī)的改善目標(biāo)： 擴(kuò)大容量

28、擴(kuò)大容量( (很多人做過(guò)很多人做過(guò)) ) 提高效率提高效率( (卡諾貢獻(xiàn)很大卡諾貢獻(xiàn)很大) ) p.50/42熱力學(xué)基礎(chǔ)熱力學(xué)基礎(chǔ) 2021-11-11雙汽缸雙汽缸機(jī)車機(jī)車動(dòng)力動(dòng)力p.51/42熱力學(xué)基礎(chǔ)熱力學(xué)基礎(chǔ) 2021-11-11 系統(tǒng)經(jīng)歷一系列的變化過(guò)程又回到初始狀態(tài)的過(guò)程系統(tǒng)經(jīng)歷一系列的變化過(guò)程又回到初始狀態(tài)的過(guò)程,即即周而復(fù)始的過(guò)程。周而復(fù)始的過(guò)程。1、循環(huán)特征：、循環(huán)特征： 經(jīng)歷一個(gè)循環(huán)過(guò)程后，內(nèi)能不變。經(jīng)歷一個(gè)循環(huán)過(guò)程后，內(nèi)能不變。0e2、一個(gè)循環(huán)過(guò)程的、一個(gè)循環(huán)過(guò)程的p-v圖：圖：babapovaab為膨脹過(guò)程：為膨脹過(guò)程：wa0，bba為壓縮過(guò)程：為壓縮過(guò)程：wb0，正循環(huán)

29、：正循環(huán)：在在p-v圖上循環(huán)過(guò)程按順圖上循環(huán)過(guò)程按順時(shí)針進(jìn)行。時(shí)針進(jìn)行。逆循環(huán)：逆循環(huán)：在在p-v圖上循環(huán)過(guò)程按逆圖上循環(huán)過(guò)程按逆時(shí)針進(jìn)行。時(shí)針進(jìn)行。p.52/42熱力學(xué)基礎(chǔ)熱力學(xué)基礎(chǔ) 2021-11-11babapov一個(gè)循環(huán)過(guò)程中，系統(tǒng)所作的一個(gè)循環(huán)過(guò)程中，系統(tǒng)所作的凈功凈功：babawwwww凈= p-v圖上循環(huán)曲線所包圍的面積圖上循環(huán)曲線所包圍的面積qqqw21凈所以，根據(jù)熱力學(xué)第一定律凈功為所以，根據(jù)熱力學(xué)第一定律凈功為凈吸熱凈吸熱q總放熱總放熱總吸熱總吸熱吸qq1放qq20ep.53/42熱力學(xué)基礎(chǔ)熱力學(xué)基礎(chǔ) 2021-11-1121qq 凈q凈w8.5.2 熱機(jī)和熱機(jī)效率熱機(jī)和熱

30、機(jī)效率12qqqw11凈wpvoabavbvcd熱機(jī)熱機(jī)高溫?zé)嵩锤邷責(zé)嵩吹蜏責(zé)嵩吹蜏責(zé)嵩?q2qw1q2qp.54/42熱力學(xué)基礎(chǔ)熱力學(xué)基礎(chǔ) 2021-11-118.5.3 8.5.3 制冷機(jī)和制冷系數(shù)制冷機(jī)和制冷系數(shù)21qqqqw吸放2122qqqwqwpvoabavbvcd2q1qaq2q1p.55/42熱力學(xué)基礎(chǔ)熱力學(xué)基礎(chǔ) 2021-11-113.2 10 -2 kg氧氣作氧氣作abcd循環(huán)過(guò)程。循環(huán)過(guò)程。ab和和c d都為等溫過(guò)程，設(shè)都為等溫過(guò)程，設(shè)t1=300k，t2=200k，v2 =2v1。求。求循環(huán)效率。循環(huán)效率。dabct1=300kt2=200kv2v1vpo解：解：ab、

31、da吸熱，吸熱，bc、cd放熱。放熱。ab等溫過(guò)程：等溫過(guò)程：ababwq121lnvvrtmmpdvda等體過(guò)程：等體過(guò)程：dadaeq)(2521ttrmm)(2512ttrmmeqbcbcbc等體過(guò)程：等體過(guò)程：p.56/42熱力學(xué)基礎(chǔ)熱力學(xué)基礎(chǔ) 2021-11-11cd等溫過(guò)程：等溫過(guò)程：212lnvvrtmmwqcdcd1qw凈21qq 凈w1221ln)(vvttrmm)(25ln)ln(211211221ttvvtvvtt%15dabct1=300kt2=200kv2v1vpop.57/42熱力學(xué)基礎(chǔ)熱力學(xué)基礎(chǔ) 2021-11-11目的：從理論上探索提高熱機(jī)效率的方法。目的：從理

32、論上探索提高熱機(jī)效率的方法。1824年，法國(guó)青年科學(xué)家卡諾年，法國(guó)青年科學(xué)家卡諾（1796-1832）提出一種理想熱機(jī)，）提出一種理想熱機(jī)，工作物質(zhì)只與兩個(gè)恒定熱源（一個(gè)工作物質(zhì)只與兩個(gè)恒定熱源（一個(gè)高溫?zé)嵩矗粋€(gè)低溫?zé)嵩矗┙粨Q熱高溫?zé)嵩矗粋€(gè)低溫?zé)嵩矗┙粨Q熱量。整個(gè)循環(huán)過(guò)程是由量。整個(gè)循環(huán)過(guò)程是由兩個(gè)絕熱過(guò)兩個(gè)絕熱過(guò)程程和和兩個(gè)等溫過(guò)程兩個(gè)等溫過(guò)程構(gòu)成，這樣的循構(gòu)成，這樣的循環(huán)過(guò)程稱為環(huán)過(guò)程稱為 - -理想氣體準(zhǔn)靜態(tài)理想氣體準(zhǔn)靜態(tài)卡諾循環(huán)卡諾循環(huán)p.58/42熱力學(xué)基礎(chǔ)熱力學(xué)基礎(chǔ) 2021-11-11v3v1vpdabcv2v4t1t2oq1q2卡諾熱機(jī)卡諾熱機(jī)1q2qw低溫?zé)嵩吹蜏責(zé)嵩磘2

33、高溫?zé)嵩锤邷責(zé)嵩磘1p.59/42熱力學(xué)基礎(chǔ)熱力學(xué)基礎(chǔ) 2021-11-11v3v1vpdabcv2v4t1t2obc 和和 da 過(guò)程：過(guò)程：絕熱絕熱0qab 和和 cd過(guò)程：過(guò)程：等溫等溫吸熱和放熱吸熱和放熱q1q2ab11lnvvrtmmq dc22lnvvrtmmq 1211qqqw卡諾循環(huán)效率：卡諾循環(huán)效率：121432lnln1vvtvvtp.60/42熱力學(xué)基礎(chǔ)熱力學(xué)基礎(chǔ) 2021-11-11132121vtvt142111vtvt4312vvvv卡諾循環(huán)效率卡諾循環(huán)效率：121tt結(jié)論：結(jié)論：1）卡諾循環(huán)的效率僅僅由兩熱）卡諾循環(huán)的效率僅僅由兩熱 源的溫度決定。源的溫度決定。2

34、）兩熱源的溫度差越大，卡諾）兩熱源的溫度差越大，卡諾 循環(huán)的效率越大。循環(huán)的效率越大。v3v1vpdabcv2v4t1t2oq1q2p.61/42熱力學(xué)基礎(chǔ)熱力學(xué)基礎(chǔ) 2021-11-11低高低tttqqq212vop2tw1tabcd21tt 高溫?zé)嵩锤邷責(zé)嵩磘1卡諾致冷機(jī)卡諾致冷機(jī)1q2qw低溫?zé)嵩吹蜏責(zé)嵩磘2卡諾致冷機(jī)卡諾致冷機(jī)致冷系數(shù)致冷系數(shù):p.62/42熱力學(xué)基礎(chǔ)熱力學(xué)基礎(chǔ) 2021-11-11一卡諾循環(huán)，熱源溫度為一卡諾循環(huán)，熱源溫度為100 oc，冷卻器溫度為，冷卻器溫度為0oc。如維持冷卻器溫度不變，提高高溫?zé)嵩礈囟龋?。如維持冷卻器溫度不變，提高高溫?zé)嵩礈囟龋寡h(huán)使循環(huán)1的

35、凈功增加為原來(lái)的的凈功增加為原來(lái)的2倍。設(shè)此循環(huán)倍。設(shè)此循環(huán)2工作于工作于相同的兩絕熱線之間，工作物質(zhì)為理想氣體。試求：相同的兩絕熱線之間，工作物質(zhì)為理想氣體。試求： (1)此熱源的溫度增為多少？此熱源的溫度增為多少？(2) 這時(shí)效率為多大？這時(shí)效率為多大？vp t1abcd d c ot0t2解：解：(1)循環(huán)循環(huán)abcda:由循環(huán)效率的定義及由循環(huán)效率的定義及卡諾循環(huán)效率公式卡諾循環(huán)效率公式吸111qw放111qww101ttp.63/42熱力學(xué)基礎(chǔ)熱力學(xué)基礎(chǔ) 2021-11-11整理得整理得10101wtttq放放202222221ttqawqw放放吸吸20202wtttq放放由題意：由

36、題意：12212,wwqq放放則，則，2020wttt1010wttt整理得：整理得：0122tttk4732021tt%3 .42vp t1abcd d c ot0t2p.64/42熱力學(xué)基礎(chǔ)熱力學(xué)基礎(chǔ) 2021-11-11一定量理想氣體經(jīng)歷了某一循環(huán)過(guò)程，其中一定量理想氣體經(jīng)歷了某一循環(huán)過(guò)程，其中ab和和cd是等壓過(guò)程，是等壓過(guò)程，bc和和da是絕熱過(guò)程。已知是絕熱過(guò)程。已知b點(diǎn)和點(diǎn)和c點(diǎn)點(diǎn)的狀態(tài)溫度分別為的狀態(tài)溫度分別為tb和和tc ，求此循環(huán)效率。，求此循環(huán)效率。cdabp1p2pvo解：解：cd放熱放熱)(1abpttcmmq)(2dcpttcmmq則則121qqabdctttt1a

37、b吸熱吸熱p.65/42熱力學(xué)基礎(chǔ)熱力學(xué)基礎(chǔ) 2021-11-11cdabp1p2pvo ab、cd等壓等壓，故，故bbaatvtvccddtvtv又又 bc、da絕熱絕熱，故，故11ddaavtvt11ccbbvtvtcbadtttt abcbactttttt1bctt1p.66/42熱力學(xué)基礎(chǔ)熱力學(xué)基礎(chǔ) 2021-11-11計(jì)算奧托機(jī)的循環(huán)效率。計(jì)算奧托機(jī)的循環(huán)效率。c d, eb為等容過(guò)為等容過(guò)程；程；bc，de為絕熱過(guò)程。為絕熱過(guò)程。解：解：cd為等體吸熱為等體吸熱)(1cdvttcmmqeb為等體放熱為等體放熱)(2bevttcmmq121qqcdbetttt1v0vpvacdebo

38、p.67/42熱力學(xué)基礎(chǔ)熱力學(xué)基礎(chǔ) 2021-11-11v0vpvacdebo根據(jù)絕熱過(guò)程方程得：根據(jù)絕熱過(guò)程方程得：101vtvtde101vtvtcb101vttvttcdbe)()(10vvttttcdbe1011vv111r0vvr -氣缸的氣缸的壓縮比壓縮比p.68/42熱力學(xué)基礎(chǔ)熱力學(xué)基礎(chǔ) 2021-11-11可逆機(jī)：可逆機(jī)： 能產(chǎn)生可逆循環(huán)過(guò)程的機(jī)器。能產(chǎn)生可逆循環(huán)過(guò)程的機(jī)器。不可逆機(jī)：不可逆機(jī)： 不能產(chǎn)生可逆循環(huán)過(guò)程的機(jī)器。不能產(chǎn)生可逆循環(huán)過(guò)程的機(jī)器?？赡孢^(guò)程可逆過(guò)程狀態(tài)狀態(tài)1 1某過(guò)程某過(guò)程狀態(tài)狀態(tài)2 2完全一樣的中間狀態(tài)完全一樣的中間狀態(tài)系統(tǒng)與環(huán)境完全復(fù)原系統(tǒng)與環(huán)境完全復(fù)原

39、不可逆過(guò)程不可逆過(guò)程用任何方法都不可能使系統(tǒng)和用任何方法都不可能使系統(tǒng)和外界完全復(fù)原的外界完全復(fù)原的 過(guò)程稱過(guò)程稱2. 功熱轉(zhuǎn)換過(guò)程功熱轉(zhuǎn)換過(guò)程熱熱剎車摩擦生熱。剎車摩擦生熱。烘烤車輪，車不開(kāi)。烘烤車輪，車不開(kāi)。1. 熱傳導(dǎo)過(guò)程熱傳導(dǎo)過(guò)程熱量不能自動(dòng)從熱量不能自動(dòng)從低低溫溫高高溫溫功熱轉(zhuǎn)換過(guò)程具有方向性功熱轉(zhuǎn)換過(guò)程具有方向性熱傳導(dǎo)過(guò)程具有方向性。熱傳導(dǎo)過(guò)程具有方向性。8.6 熱力學(xué)第二定律熱力學(xué)第二定律 卡諾定理卡諾定理p.69/42熱力學(xué)基礎(chǔ)熱力學(xué)基礎(chǔ) 2021-11-11. .氣體的絕熱自由膨脹過(guò)程氣體的絕熱自由膨脹過(guò)程自由膨脹，不可自動(dòng)收縮自由膨脹，不可自動(dòng)收縮一切與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀過(guò)程

40、都具有不可逆性一切與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀過(guò)程都具有不可逆性無(wú)摩擦、無(wú)泄漏的準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程是可逆過(guò)程無(wú)摩擦、無(wú)泄漏的準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程是可逆過(guò)程氣體絕熱自由膨脹的過(guò)程具有方向性氣體絕熱自由膨脹的過(guò)程具有方向性實(shí)際宏觀過(guò)程按一定方向進(jìn)行的規(guī)律就是熱力學(xué)第二定律實(shí)際宏觀過(guò)程按一定方向進(jìn)行的規(guī)律就是熱力學(xué)第二定律吸放qq1q放放=0 =100%從一個(gè)熱源吸熱，全部用來(lái)作功。從一個(gè)熱源吸熱，全部用來(lái)作功。行嗎？行嗎？p.70/42熱力學(xué)基礎(chǔ)熱力學(xué)基礎(chǔ) 2021-11-11 不可能從單一熱源吸取熱量使之完全變?yōu)橛杏玫墓Χ豢赡軓膯我粺嵩次崃渴怪耆優(yōu)橛杏玫墓Χ划a(chǎn)生其他影響。不產(chǎn)生其他影響。第二類永動(dòng)機(jī)不可能制成。

41、第二類永動(dòng)機(jī)不可能制成。不可能把熱量從低溫物體傳到高溫物體而不引起其他變化。不可能把熱量從低溫物體傳到高溫物體而不引起其他變化。 熱量不可能熱量不可能自動(dòng)地自動(dòng)地從低溫物體傳到高溫物體去。從低溫物體傳到高溫物體去。 可以證明，熱力學(xué)第二定律得兩種表述是可以證明，熱力學(xué)第二定律得兩種表述是等價(jià)等價(jià)的。的。熱力學(xué)熱力學(xué)第一定律第一定律判斷判斷：q q1 1=a =a 可行可行！熱力學(xué)熱力學(xué)第二定律第二定律：不行不行！這是人們從失敗的教這是人們從失敗的教訓(xùn)中總結(jié)出來(lái)的定律。訓(xùn)中總結(jié)出來(lái)的定律。 p.71/42熱力學(xué)基礎(chǔ)熱力學(xué)基礎(chǔ) 2021-11-11證明證明開(kāi)爾文表述與克勞修斯表述的等價(jià)性開(kāi)爾文表述

42、與克勞修斯表述的等價(jià)性t1t2q1aq2自動(dòng)自動(dòng)q2如果熱量能自動(dòng)從低如果熱量能自動(dòng)從低溫物體傳到高溫物體溫物體傳到高溫物體可制成單熱源機(jī)可制成單熱源機(jī)t1t2q1aq2q1+q2如果單熱源機(jī)能制成如果單熱源機(jī)能制成可熱量可熱量q q2 2從低溫?zé)嵩磸牡蜏責(zé)嵩磦鞯礁邷責(zé)嵩矗渌麄鞯礁邷責(zé)嵩?，其他什么都沒(méi)變。什么都沒(méi)變。p.72/42熱力學(xué)基礎(chǔ)熱力學(xué)基礎(chǔ) 2021-11-111. 在相同的高溫?zé)嵩磁c相同的低溫?zé)嵩粗g工作的一在相同的高溫?zé)嵩磁c相同的低溫?zé)嵩粗g工作的一切可逆機(jī)，不論用什么工作物質(zhì)，效率相等。切可逆機(jī)，不論用什么工作物質(zhì)，效率相等。2. 在相同的高溫?zé)嵩磁c相同的低溫?zé)嵩粗g工作的在

43、相同的高溫?zé)嵩磁c相同的低溫?zé)嵩粗g工作的一切不可逆機(jī)的效率不可能高于可逆機(jī)的效率。一切不可逆機(jī)的效率不可能高于可逆機(jī)的效率。121tt不可逆機(jī)提高熱機(jī)效率的途徑：提高熱機(jī)效率的途徑： 盡量提高兩熱源的溫差；盡量提高兩熱源的溫差； 盡量減少不可逆因素。盡量減少不可逆因素。121tt可逆機(jī)p.73/42熱力學(xué)基礎(chǔ)熱力學(xué)基礎(chǔ) 2021-11-118.7 熱力學(xué)第二定律的統(tǒng)計(jì)意義熱力學(xué)第二定律的統(tǒng)計(jì)意義分析下面這些現(xiàn)象，它們有共性嗎？分析下面這些現(xiàn)象，它們有共性嗎？1、花瓶摔碎了，卻不能完全復(fù)原。、花瓶摔碎了，卻不能完全復(fù)原。2、封閉容器中原被限制在某一局部的、封閉容器中原被限制在某一局部的 氣體分子

44、一旦限制取消，分子將自氣體分子一旦限制取消，分子將自 由地充滿整個(gè)容器，但卻不能自發(fā)由地充滿整個(gè)容器，但卻不能自發(fā) 地再回縮到某個(gè)局部。地再回縮到某個(gè)局部。 3、生米煮成熟飯，熟飯卻不能涼干成、生米煮成熟飯，熟飯卻不能涼干成 生米。生米。 4、高溫物可自動(dòng)將熱傳遞給低溫物、高溫物可自動(dòng)將熱傳遞給低溫物, 反之則不能。反之則不能。5、摩擦可將作功變成熱、摩擦可將作功變成熱, 而這熱卻不再而這熱卻不再 變回功。變回功。可見(jiàn)：自然界中遵從能量守恒的過(guò)程可見(jiàn)：自然界中遵從能量守恒的過(guò)程 并非都可以實(shí)現(xiàn)！并非都可以實(shí)現(xiàn)！ 熱力學(xué)第二定律指出了熱量傳遞熱力學(xué)第二定律指出了熱量傳遞方向和熱功轉(zhuǎn)化方向的不可逆

45、性，即：方向和熱功轉(zhuǎn)化方向的不可逆性，即： 大量微觀粒子組成的孤立系統(tǒng)中發(fā)生大量微觀粒子組成的孤立系統(tǒng)中發(fā)生的與熱現(xiàn)象有關(guān)的實(shí)際過(guò)程都是不可的與熱現(xiàn)象有關(guān)的實(shí)際過(guò)程都是不可逆的。逆的。 這一結(jié)論可以從微觀角度出發(fā)，從這一結(jié)論可以從微觀角度出發(fā)，從統(tǒng)計(jì)意義上來(lái)進(jìn)行解釋。統(tǒng)計(jì)意義上來(lái)進(jìn)行解釋。分析一個(gè)例子：氣體的自由膨脹分析一個(gè)例子：氣體的自由膨脹如圖：若容器中有如圖：若容器中有a、b、c 三個(gè)分子三個(gè)分子ababc隔隔板板 a、b、c 三個(gè)分子在三個(gè)分子在a、b兩室的兩室的 分配方式：分配方式：a室室b室室abc0abcbcacabcabcababccab0p.74/42熱力學(xué)基礎(chǔ)熱力學(xué)基礎(chǔ) 2

46、021-11-11如圖：若容器中有如圖：若容器中有a、b、c 三個(gè)分子三個(gè)分子ababc隔隔板板 a、b、c 三個(gè)分子在三個(gè)分子在a、b兩室的兩室的 分配方式：分配方式：a室室b室室abc0abcbcacabcabcababccab0na個(gè)分子全部自動(dòng)收縮到個(gè)分子全部自動(dòng)收縮到a室的幾率為室的幾率為a 分子出現(xiàn)在分子出現(xiàn)在a室的幾率為室的幾率為、 、abc 三分子全部回到三分子全部回到a室的幾率為室的幾率為118=2312an112210230從以上分析可知：從以上分析可知： 不可逆過(guò)程實(shí)質(zhì)上是不可逆過(guò)程實(shí)質(zhì)上是 一到個(gè)從幾率一到個(gè)從幾率較小的宏觀狀態(tài)到幾率較大的宏觀狀較小的宏觀狀態(tài)到幾率較大

47、的宏觀狀態(tài)的變化過(guò)程。也就是由包含微觀狀態(tài)的變化過(guò)程。也就是由包含微觀狀態(tài)數(shù)目少的宏觀狀態(tài)向包含微觀數(shù)目態(tài)數(shù)目少的宏觀狀態(tài)向包含微觀數(shù)目多的宏觀狀態(tài)進(jìn)行。多的宏觀狀態(tài)進(jìn)行。 熱力學(xué)第二定律的統(tǒng)計(jì)解釋熱力學(xué)第二定律的統(tǒng)計(jì)解釋 微觀意義微觀意義 在一個(gè)孤立系統(tǒng)內(nèi)，一切實(shí)際過(guò)程在一個(gè)孤立系統(tǒng)內(nèi)，一切實(shí)際過(guò)程都向著狀態(tài)的幾率增大的方向進(jìn)行。都向著狀態(tài)的幾率增大的方向進(jìn)行。只有在理想的可逆過(guò)程中，幾率才保只有在理想的可逆過(guò)程中，幾率才保持不變。持不變。 能量從高溫?zé)嵩磦鹘o低溫?zé)嵩吹膸啄芰繌母邷責(zé)嵩磦鹘o低溫?zé)嵩吹膸茁室确聪騻鬟f的幾率大得多。率要比反向傳遞的幾率大得多。 宏觀物體有規(guī)則機(jī)械運(yùn)動(dòng)（作功）宏觀物體有規(guī)則機(jī)械運(yùn)動(dòng)（作功）轉(zhuǎn)變?yōu)榉肿訜o(wú)規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)的幾率要比轉(zhuǎn)變?yōu)榉肿訜o(wú)規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)的幾率要比反向轉(zhuǎn)變的幾率大得多。反向轉(zhuǎn)變的幾率大得多。p.75/42熱力學(xué)基礎(chǔ)熱力學(xué)基礎(chǔ) 2021-11-11熱學(xué)小節(jié)熱學(xué)小節(jié)p.76/42熱力學(xué)基礎(chǔ)熱力學(xué)基