第2章熱力學基礎5和6節(jié)

1、2-5 循環(huán)過程循環(huán)過程循環(huán)過程循環(huán)過程系統(tǒng)經(jīng)歷一系列變化后又回到初始狀態(tài)的整個過程叫循環(huán)過程，簡稱循環(huán)。系統(tǒng)經(jīng)歷一系列變化后又回到初始狀態(tài)的整個過程叫循環(huán)過程，簡稱循環(huán)。循環(huán)工作的系統(tǒng)稱為工作物質(zhì)，簡稱循環(huán)工作的系統(tǒng)稱為工作物質(zhì)，簡稱工質(zhì)工質(zhì)。因為內(nèi)能只是狀態(tài)的函數(shù)而循環(huán)過程的始末為同一個狀態(tài)所以經(jīng)歷一個循環(huán)過程后工作因為內(nèi)能只是狀態(tài)的函數(shù)而循環(huán)過程的始末為同一個狀態(tài)所以經(jīng)歷一個循環(huán)過程后工作物質(zhì)的內(nèi)能不變即：物質(zhì)的內(nèi)能不變即： E = 0 。若工質(zhì)經(jīng)歷的循環(huán)是準靜態(tài)過程，則此循環(huán)可用若工質(zhì)經(jīng)歷的循環(huán)是準靜態(tài)過程，則此循環(huán)可用P-V圖上的一條圖上的一條閉合曲線閉合曲線表示。表示。P-V圖中表

2、示圖中表示循環(huán)過程的循環(huán)過程的表示準靜態(tài)過程表示準靜態(tài)過程的閉合曲線之的閉合曲線之箭頭箭頭過程進行的過程進行的方向方向。氣體在整個循環(huán)過程中對外做的氣體在整個循環(huán)過程中對外做的凈功凈功等于曲線所包圍的面積。等于曲線所包圍的面積。沿沿順時針順時針方向進行的循環(huán)稱為方向進行的循環(huán)稱為正循環(huán)正循環(huán)。沿沿逆時針逆時針方向進行的循環(huán)稱為方向進行的循環(huán)稱為負循環(huán)負循環(huán)。按按正循環(huán)正循環(huán)過程工作的機器是把吸收熱量的一部分用于作功因此稱為過程工作的機器是把吸收熱量的一部分用于作功因此稱為熱機熱機按按負循環(huán)負循環(huán)過程過程 工作的機器是從外界獲得功從而將熱量由低溫熱源傳向高溫熱源所以稱工作的機器是從外界獲得功從而

3、將熱量由低溫熱源傳向高溫熱源所以稱致致冷機冷機。PVabcd0 PVabcd01正循環(huán)正循環(huán) 熱機效率熱機效率正循環(huán)特點：正循環(huán)特點：內(nèi)能不變內(nèi)能不變, 吸收熱量吸收熱量, 對外做功對外做功( 凈功大于零凈功大于零)。熱機熱機熱機的工作是利用工質(zhì)熱機的工作是利用工質(zhì)不斷地不斷地將熱量轉(zhuǎn)變?yōu)楣崃哭D(zhuǎn)變?yōu)楣釞C效率為一個熱機效率為一個循環(huán)過程中系統(tǒng)對外所作的循環(huán)過程中系統(tǒng)對外所作的W功與吸收熱量功與吸收熱量 之比，以之比，以 代表代表熱機的工作原理熱機的工作原理高溫熱源高溫熱源低溫熱源低溫熱源熱熱機機Q吸吸Q放放A蒸汽機的循環(huán)過程蒸汽機的循環(huán)過程Heating 鍋鍋爐爐冷冷凝凝器器水泵水泵蒸汽蒸

4、汽水水水池水池1Q熱機效率熱機效率吸放吸放吸吸凈1QQQQQQW 高溫熱源高溫熱源低溫熱源低溫熱源熱熱機機Q吸吸Q放放W1212111QQQQQQA則規(guī)定規(guī)定在一個循環(huán)過程從外界吸收的在一個循環(huán)過程從外界吸收的熱量值為熱量值為 ，而向，而向外界放出的外界放出的熱量值以熱量值以 代表代表; 都都為絕對值。為絕對值。1Q2Q1Q2Q PVabcd0 負循環(huán)負循環(huán) 致冷機的致冷系數(shù)致冷機的致冷系數(shù)(1)負循環(huán)特點：負循環(huán)特點：內(nèi)能不變內(nèi)能不變, 外界對系統(tǒng)做功外界對系統(tǒng)做功( 凈凈功小于零功小于零) , 系統(tǒng)放熱。系統(tǒng)放熱。(2)致冷機致冷機致冷機的工作是通過對工質(zhì)做功，把低溫物體致冷機的工作是通過

5、對工質(zhì)做功，把低溫物體的熱量傳遞給高溫物體。的熱量傳遞給高溫物體。致冷機的目的：致冷機的目的：將熱量由低溫物體傳到高溫物體，使低溫物體將熱量由低溫物體傳到高溫物體，使低溫物體降溫。降溫。(3)(3)致冷機的致冷系數(shù)致冷機的致冷系數(shù)致冷機的工作原理致冷機的工作原理高溫熱源高溫熱源致致冷冷機機Q吸吸W= Q放放 - Q吸吸Q放放低溫熱源低溫熱源212吸放吸吸QQQQQQWQe2-6 熱力學第二定律熱力學第二定律 一一 熱力學第二定律的兩種表述熱力學第二定律的兩種表述第二定律的提出第二定律的提出1 功熱轉(zhuǎn)換的條件第一定律無法說明功熱轉(zhuǎn)換的條件第一定律無法說明.2 熱傳導的方向性、氣體自由膨脹的不可逆

6、性問題第一定律無法說明熱傳導的方向性、氣體自由膨脹的不可逆性問題第一定律無法說明.12),(11TVp),(22TVp1p2p1V2VpVoWETQ W 等溫膨脹過程是從等溫膨脹過程是從單一熱源吸熱作功，單一熱源吸熱作功，而而不不放出熱量給其它物體放出熱量給其它物體,但它非循環(huán)過程但它非循環(huán)過程.低溫熱源低溫熱源2T高溫熱源高溫熱源1T卡諾熱機卡諾熱機1Q2QWVop2TW1TABCD21TT 卡諾卡諾循環(huán)是循環(huán)是循環(huán)過循環(huán)過程，但程，但需兩個需兩個熱源，且使外熱源，且使外界發(fā)生變化界發(fā)生變化. 等溫膨脹過程是從等溫膨脹過程是從單一熱源吸熱作功，單一熱源吸熱作功，而而不不放出熱量給其它物體放出

7、熱量給其它物體,但它非循環(huán)過程但它非循環(huán)過程.12),(11TVp),(22TVp1p2p1V2VpVoWETQ W低溫熱源低溫熱源2T高溫熱源高溫熱源1T卡諾熱機卡諾熱機1Q2QWVop2TW1TABCD21TT 卡諾卡諾循環(huán)是循循環(huán)是循環(huán)過程，環(huán)過程，但需兩個但需兩個熱源，且熱源，且使外界發(fā)使外界發(fā)生變化生變化. 永永 動動 機機 的的 設設 想想 圖圖1 開爾文說法：不可能制造出這樣一種開爾文說法：不可能制造出這樣一種循環(huán)循環(huán)工作的熱機，它只使工作的熱機，它只使單一單一熱源冷卻來做功，而熱源冷卻來做功，而不不放出熱量給其他物體，或者說放出熱量給其他物體，或者說不不使使外外界發(fā)生任何變化界

8、發(fā)生任何變化 . 雖然卡諾致冷機能把熱量從低溫物體移至高溫物體，但需外界作功且使環(huán)境發(fā)生變化雖然卡諾致冷機能把熱量從低溫物體移至高溫物體，但需外界作功且使環(huán)境發(fā)生變化 .2 克勞修斯說法：克勞修斯說法：不可能把熱量從低溫物體不可能把熱量從低溫物體自動自動傳到高溫物體而傳到高溫物體而不不引起引起外界的變化外界的變化 .注注 意意:1 熱力學第二定律是大量實驗和經(jīng)驗的總結(jié)熱力學第二定律是大量實驗和經(jīng)驗的總結(jié).2 熱力學第二定律開爾文說法與克勞修斯說法具有等效性熱力學第二定律開爾文說法與克勞修斯說法具有等效性 .3 熱力學第二定律可有多種說法，每一種說法都反映了自然界過程進行的方向性熱力學第二定律可有多種說法，每一種說法都反映