8大學(xué)物理-第八章-熱力學(xué)

1、上頁(yè)上頁(yè) 下頁(yè)下頁(yè) 返回返回 退出退出上頁(yè)上頁(yè) 下頁(yè)下頁(yè) 返回返回 退出退出上頁(yè)上頁(yè) 下頁(yè)下頁(yè) 返回返回 退出退出上頁(yè)上頁(yè) 下頁(yè)下頁(yè) 返回返回 退出退出 大量微觀粒子（分子、原子等）組成的宏觀物體。大量微觀粒子（分子、原子等）組成的宏觀物體。 系統(tǒng)分類(lèi)（按系統(tǒng)與外界交換特點(diǎn)）：系統(tǒng)分類(lèi)（按系統(tǒng)與外界交換特點(diǎn)）：孤立系統(tǒng)：與外界既無(wú)能量又無(wú)物質(zhì)交換孤立系統(tǒng)：與外界既無(wú)能量又無(wú)物質(zhì)交換封閉系統(tǒng)：與外界只有能量交換而無(wú)物質(zhì)交換封閉系統(tǒng)：與外界只有能量交換而無(wú)物質(zhì)交換開(kāi)放系統(tǒng)：與外界既有能量交換又有物質(zhì)交換開(kāi)放系統(tǒng)：與外界既有能量交換又有物質(zhì)交換系統(tǒng)分類(lèi)（按系統(tǒng)所處狀態(tài)）：系統(tǒng)分類(lèi)（按系統(tǒng)所處狀態(tài)）：

2、平衡態(tài)系統(tǒng)平衡態(tài)系統(tǒng)非平衡態(tài)系統(tǒng)非平衡態(tài)系統(tǒng)上頁(yè)上頁(yè) 下頁(yè)下頁(yè) 返回返回 退出退出上頁(yè)上頁(yè) 下頁(yè)下頁(yè) 返回返回 退出退出 pVT、 、273Tt 51 atm 1.013 10 Pa平衡態(tài)：平衡態(tài)：在不受外界影響的條件下，系統(tǒng)宏觀性質(zhì)在不受外界影響的條件下，系統(tǒng)宏觀性質(zhì)均勻一致、不隨時(shí)間變化的狀態(tài)均勻一致、不隨時(shí)間變化的狀態(tài). . 氣體狀態(tài)（氣體狀態(tài)（P,V,T）就是指平衡態(tài)。）就是指平衡態(tài)。 若狀態(tài)到狀態(tài)的過(guò)程程足夠緩慢，這個(gè)過(guò)若狀態(tài)到狀態(tài)的過(guò)程程足夠緩慢，這個(gè)過(guò)程中每一狀態(tài)都可近似看作平衡態(tài)。程中每一狀態(tài)都可近似看作平衡態(tài)。二二動(dòng)態(tài)平衡動(dòng)態(tài)平衡兩個(gè)獨(dú)立參量?jī)蓚€(gè)獨(dú)立參量上頁(yè)上頁(yè) 下頁(yè)下頁(yè) 返

3、回返回 退出退出上頁(yè)上頁(yè) 下頁(yè)下頁(yè) 返回返回 退出退出mpVRTRTM也適用于混合氣體也適用于混合氣體上頁(yè)上頁(yè) 下頁(yè)下頁(yè) 返回返回 退出退出上頁(yè)上頁(yè) 下頁(yè)下頁(yè) 返回返回 退出退出 準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程：準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程：系統(tǒng)從一平衡態(tài)到另一平衡態(tài)，如果過(guò)系統(tǒng)從一平衡態(tài)到另一平衡態(tài)，如果過(guò)程中所有中間態(tài)都可以近似地看作平衡態(tài)的過(guò)程。程中所有中間態(tài)都可以近似地看作平衡態(tài)的過(guò)程。(1) 除一些極快的過(guò)程除一些極快的過(guò)程(如爆炸過(guò)程如爆炸過(guò)程)外外,大多數(shù)實(shí)際過(guò)大多數(shù)實(shí)際過(guò)程可看成是準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程；程可看成是準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程；(2) 準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程在狀態(tài)圖上準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程在狀態(tài)圖上可用一條曲線表示可用一條曲線表示。),(222TVpI

4、Ipo),(111TVpI V),(TVp上頁(yè)上頁(yè) 下頁(yè)下頁(yè) 返回返回 退出退出上頁(yè)上頁(yè) 下頁(yè)下頁(yè) 返回返回 退出退出1.1.氣體與外界能量交換的兩種方式：氣體與外界能量交換的兩種方式：做功、熱傳遞做功、熱傳遞焦耳：熱功當(dāng)量焦耳：熱功當(dāng)量力學(xué)平衡條件不滿(mǎn)：力學(xué)平衡條件不滿(mǎn)： 做功；做功；熱學(xué)平衡條件不滿(mǎn)：熱學(xué)平衡條件不滿(mǎn)： 熱傳遞。熱傳遞。氣體對(duì)外做功氣體對(duì)外做功A氣體從外界吸熱氣體從外界吸熱Q2.2.理想氣體的內(nèi)能：理想氣體的內(nèi)能：2iERT系統(tǒng)與外界能量交換導(dǎo)致內(nèi)能系統(tǒng)與外界能量交換導(dǎo)致內(nèi)能E改變改變上頁(yè)上頁(yè) 下頁(yè)下頁(yè) 返回返回 退出退出上頁(yè)上頁(yè) 下頁(yè)下頁(yè) 返回返回 退出退出熱力學(xué)第一定律

5、：熱力學(xué)第一定律：EQA熱力學(xué)的能量守恒定律熱力學(xué)的能量守恒定律第一類(lèi)永動(dòng)機(jī)不可能成功第一類(lèi)永動(dòng)機(jī)不可能成功0Q吸熱；吸熱；0Q放熱；放熱；0A 系統(tǒng)對(duì)外做正功；系統(tǒng)對(duì)外做正功；0A系統(tǒng)對(duì)外做負(fù)功系統(tǒng)對(duì)外做負(fù)功；0E內(nèi)能增加內(nèi)能增加；0E內(nèi)能減少內(nèi)能減少。無(wú)限小的過(guò)程：無(wú)限小的過(guò)程：dddEQA上頁(yè)上頁(yè) 下頁(yè)下頁(yè) 返回返回 退出退出上頁(yè)上頁(yè) 下頁(yè)下頁(yè) 返回返回 退出退出ddAF l氣體對(duì)外做功氣體對(duì)外做功21dVVAp VuFldPV122VO1Vdp VdpS lA= pV 圖曲線下的圖曲線下的面積面積V增大，增大，A0，系統(tǒng)對(duì)外作正功；，系統(tǒng)對(duì)外作正功；V減小，減小，A0，氣體吸熱；，氣體

6、吸熱；Q0，氣體放熱；，氣體放熱；2iERT21()VECTT21()QC TT等體過(guò)程：等體過(guò)程：21()VQC TT方法方法1：等壓過(guò)程：等壓過(guò)程：21()PQC TT方法方法2：QEA VC T上頁(yè)上頁(yè) 下頁(yè)下頁(yè) 返回返回 退出退出上頁(yè)上頁(yè) 下頁(yè)下頁(yè) 返回返回 退出退出作業(yè)作業(yè)15： C冊(cè)冊(cè) 熱力學(xué)（一）熱力學(xué)（一）上頁(yè)上頁(yè) 下頁(yè)下頁(yè) 返回返回 退出退出上頁(yè)上頁(yè) 下頁(yè)下頁(yè) 返回返回 退出退出P1P2V=常數(shù)常數(shù)0A 21()VECTT21()VQEACTT 氣體氣體111222,P V TP V T求：求：AQE、 、上頁(yè)上頁(yè) 下頁(yè)下頁(yè) 返回返回 退出退出上頁(yè)上頁(yè) 下頁(yè)下頁(yè) 返回返回 退

7、出退出P=常數(shù)常數(shù)P1V2VV21()VECTT21()PQEACTT 21dVVAP V21()P VV上頁(yè)上頁(yè) 下頁(yè)下頁(yè) 返回返回 退出退出上頁(yè)上頁(yè) 下頁(yè)下頁(yè) 返回返回 退出退出PV=常數(shù)常數(shù)T=常數(shù)常數(shù)21()VECTTQEA 21dVVAP V1P1V2VV2P211dVVRTVV21lnVRTV021lnVRTV上頁(yè)上頁(yè) 下頁(yè)下頁(yè) 返回返回 退出退出上頁(yè)上頁(yè) 下頁(yè)下頁(yè) 返回返回 退出退出pV常數(shù)1TV常數(shù)絕熱方程絕熱方程: :1pT常數(shù)0Q 21()VECTTAQE 21()VCTT pVo絕熱線絕熱線等溫線等溫線2211VpVVpVp或由或由2211221111dd1VVVVp V

8、pVAp VpVVV上頁(yè)上頁(yè) 下頁(yè)下頁(yè) 返回返回 退出退出上頁(yè)上頁(yè) 下頁(yè)下頁(yè) 返回返回 退出退出對(duì)絕熱過(guò)程，據(jù)熱力學(xué)第一定律，有對(duì)絕熱過(guò)程，據(jù)熱力學(xué)第一定律，有dddVAECT pVRTdddp VV pR TpVCVpRCVVdd)(狀態(tài)方程狀態(tài)方程絕熱過(guò)程方程的推導(dǎo)絕熱過(guò)程方程的推導(dǎo): :即即ddVp VCT (1)(2)(1)、 (2)消去消去dT得得VppVCCCRC/0ddVVppCVplnln積分得1CpV 即12TVC13T pCpVRT帶入帶入則則上頁(yè)上頁(yè) 下頁(yè)下頁(yè) 返回返回 退出退出上頁(yè)上頁(yè) 下頁(yè)下頁(yè) 返回返回 退出退出21dVVAP V21()VECTTQEA CPVn22

9、111 11 122dd1nVVnVVpVpVp VAP VVVn21()VECTTQEA 上頁(yè)上頁(yè) 下頁(yè)下頁(yè) 返回返回 退出退出上頁(yè)上頁(yè) 下頁(yè)下頁(yè) 返回返回 退出退出理想氣體熱力學(xué)過(guò)程的主要公式理想氣體熱力學(xué)過(guò)程的主要公式V 常量p 常量常量pV常量pV常量TV1常量Tp121VCTT21pCTT21p VV21lnVRTV000AEEAQ21VCTT21VCTT21lnVRTV21VCTT21VCTT21VCTTdp V或面積上頁(yè)上頁(yè) 下頁(yè)下頁(yè) 返回返回 退出退出上頁(yè)上頁(yè) 下頁(yè)下頁(yè) 返回返回 退出退出解解: :【例例】如圖，如圖，1mol 氧氣經(jīng)歷循環(huán)過(guò)程氧氣經(jīng)歷循環(huán)過(guò)程abca，其中，其

10、中ab為直線，為直線，bc為絕熱線，為絕熱線，ca為等溫線。且已知為等溫線。且已知 ， ， ； 求求各分過(guò)程中氣體做功、各分過(guò)程中氣體做功、吸熱、內(nèi)能增量。吸熱、內(nèi)能增量。1300 KT212TT318VV1P1V2VV2P3Vabc(1)21abVECTT2152R TT6233 JabA 面積122112PPVV1 2221 12 112PVPVPVPV221 112PVPV2112R TT1247 JabababQEA7480 J上頁(yè)上頁(yè) 下頁(yè)下頁(yè) 返回返回 退出退出上頁(yè)上頁(yè) 下頁(yè)下頁(yè) 返回返回 退出退出解解: :1P1V2VV2P3Vabc(2) bc絕熱過(guò)程：絕熱過(guò)程：32bcVEC

11、TT0bcQ ac等溫：等溫：31TT12 bcVECTT 1252R TT6233 J =bcbcbcAQE6233 J【例例】如圖，如圖，1mol 氧氣經(jīng)歷循環(huán)過(guò)程氧氣經(jīng)歷循環(huán)過(guò)程abca，其中，其中ab為直線，為直線，bc為絕熱線，為絕熱線，ca為等溫線。且已知為等溫線。且已知 ， ， ； 求求各分過(guò)程中氣體做功、各分過(guò)程中氣體做功、吸熱、內(nèi)能增量。吸熱、內(nèi)能增量。1300 KT212TT318VV上頁(yè)上頁(yè) 下頁(yè)下頁(yè) 返回返回 退出退出上頁(yè)上頁(yè) 下頁(yè)下頁(yè) 返回返回 退出退出解解: :1P1V2VV2P3Vabc(3) ca等溫過(guò)程：等溫過(guò)程：13caVECTT013dVcaVAP V13

12、11dVVRTVV113lnVRTV11ln8RT5186 JcacacaQEA5186 J【例例】如圖，如圖，1mol 氧氣經(jīng)歷循環(huán)過(guò)程氧氣經(jīng)歷循環(huán)過(guò)程abca，其中，其中ab為直線，為直線，bc為絕熱線，為絕熱線，ca為等溫線。且已知為等溫線。且已知 ， ， ； 求求各分過(guò)程中氣體做功、各分過(guò)程中氣體做功、吸熱、內(nèi)能增量。吸熱、內(nèi)能增量。1300 KT212TT318VV上頁(yè)上頁(yè) 下頁(yè)下頁(yè) 返回返回 退出退出上頁(yè)上頁(yè) 下頁(yè)下頁(yè) 返回返回 退出退出作業(yè)作業(yè)16： A冊(cè)冊(cè) 熱力學(xué)（二）熱力學(xué)（二）上頁(yè)上頁(yè) 下頁(yè)下頁(yè) 返回返回 退出退出上頁(yè)上頁(yè) 下頁(yè)下頁(yè) 返回返回 退出退出1.1.定義：定義：系

13、統(tǒng)經(jīng)一系列狀態(tài)變化系統(tǒng)經(jīng)一系列狀態(tài)變化過(guò)程以后，又回到原來(lái)狀態(tài)。過(guò)程以后，又回到原來(lái)狀態(tài)。3. 3. 循環(huán)特點(diǎn)：循環(huán)特點(diǎn)：abpVO0EAQ 2.2.種類(lèi)種類(lèi): : 正循環(huán)正循環(huán)( (順時(shí)針順時(shí)針)-)-熱機(jī)熱機(jī)逆循環(huán)逆循環(huán)( (逆時(shí)針逆時(shí)針)-)-致冷機(jī)致冷機(jī)（1 1）整個(gè)循環(huán)過(guò)程）整個(gè)循環(huán)過(guò)程（2 2）工質(zhì)做功）工質(zhì)做功A A 等于曲線包圍的面積等于曲線包圍的面積正循環(huán)：正循環(huán)： ； 逆循環(huán)逆循環(huán) ；ASAS 上頁(yè)上頁(yè) 下頁(yè)下頁(yè) 返回返回 退出退出上頁(yè)上頁(yè) 下頁(yè)下頁(yè) 返回返回 退出退出【例例】一定量的理想氣體經(jīng)歷一定量的理想氣體經(jīng)歷acb過(guò)程時(shí)吸熱過(guò)程時(shí)吸熱700J，則經(jīng)歷則經(jīng)歷acbda

14、過(guò)程時(shí)，吸熱為多少？過(guò)程時(shí)，吸熱為多少？解：解：acbdaacbdaQA510apPo V l1 231234acbd40acbdaEacbda包圍面積對(duì)于對(duì)于acbacbVbaECTT0700 JacbacbacbAQE即即acb下的面積為下的面積為700J700J即即acbda包圍的面積為包圍的面積為1200-700=500J1200-700=500J500 JacbdaQ上頁(yè)上頁(yè) 下頁(yè)下頁(yè) 返回返回 退出退出上頁(yè)上頁(yè) 下頁(yè)下頁(yè) 返回返回 退出退出正循環(huán)正循環(huán): :吸熱吸熱Q1 1, ,放熱放熱Q2 2通過(guò)工質(zhì)連續(xù)不斷地將熱轉(zhuǎn)化為功。通過(guò)工質(zhì)連續(xù)不斷地將熱轉(zhuǎn)化為功。1AQ熱機(jī)效率熱機(jī)效率說(shuō)

15、明：說(shuō)明：、包括整個(gè)循環(huán)中吸收或放出的熱量包括整個(gè)循環(huán)中吸收或放出的熱量高溫?zé)嵩锤邷責(zé)嵩吹蜏責(zé)嵩吹蜏責(zé)嵩碅2Q放熱1Q吸熱1T2T工作原理圖工作原理圖鍋爐鍋爐泵泵氣缸氣缸冷凝器冷凝器熱機(jī)循環(huán)過(guò)程熱機(jī)循環(huán)過(guò)程1Q吸熱A2Q放熱211QQ 1QQ 放吸12AQQQ上頁(yè)上頁(yè) 下頁(yè)下頁(yè) 返回返回 退出退出上頁(yè)上頁(yè) 下頁(yè)下頁(yè) 返回返回 退出退出逆循環(huán)逆循環(huán): :放熱放熱Q1 1, ,吸熱吸熱Q2 2通過(guò)外界對(duì)工質(zhì)做功從低溫?zé)嵩次鼰?。通過(guò)外界對(duì)工質(zhì)做功從低溫?zé)嵩次鼰帷?QA制冷機(jī)效率制冷機(jī)效率高溫?zé)嵩锤邷責(zé)嵩吹蜏責(zé)嵩吹蜏責(zé)嵩碅2Q吸熱1Q放熱1T2T工作原理圖工作原理圖212QQQ12AQQQ節(jié)流閥節(jié)流閥

16、冷庫(kù)冷庫(kù)制冷機(jī)循環(huán)過(guò)程制冷機(jī)循環(huán)過(guò)程11TQ高溫?zé)嵩?放熱A外界做功22TQ低溫?zé)嵩?吸熱熱交換器熱交換器氣缸氣缸上頁(yè)上頁(yè) 下頁(yè)下頁(yè) 返回返回 退出退出上頁(yè)上頁(yè) 下頁(yè)下頁(yè) 返回返回 退出退出兩個(gè)等溫和兩個(gè)絕熱兩個(gè)等溫和兩個(gè)絕熱等溫過(guò)程等溫過(guò)程絕熱過(guò)程絕熱過(guò)程等溫過(guò)程等溫過(guò)程絕熱過(guò)程絕熱過(guò)程2T1T1234pVO兩個(gè)兩個(gè)恒溫恒溫?zé)嵩唇粨Q熱量。熱源交換熱量。正向卡諾循環(huán)的效率推導(dǎo)正向卡諾循環(huán)的效率推導(dǎo):120E2112dVVAP V2111dVVRTVV211lnVRTV121212QEA211lnVRTV吸熱吸熱230Q 43423lnVQRTV410Q 放熱放熱上頁(yè)上頁(yè) 下頁(yè)下頁(yè) 返回返回 退

17、出退出上頁(yè)上頁(yè) 下頁(yè)下頁(yè) 返回返回 退出退出2T1T1234pVO21211lnVQRTV230Q 43423lnVQRTV410Q 放熱放熱吸熱吸熱1QQ 放吸1QQ 3412324211ln1lnVTVVTV 4-1和和2-3是絕熱過(guò)程是絕熱過(guò)程111 124TVTV4312VVVV211TT 卡111223TVTV卡諾致冷機(jī)：卡諾致冷機(jī)：2221212QQTAQQTT致冷系數(shù)致冷系數(shù)上頁(yè)上頁(yè) 下頁(yè)下頁(yè) 返回返回 退出退出上頁(yè)上頁(yè) 下頁(yè)下頁(yè) 返回返回 退出退出【例例1】1mol氫氣，經(jīng)歷如圖循環(huán)，氫氣，經(jīng)歷如圖循環(huán)，求求循環(huán)效率。循環(huán)效率。解解: :abpbaQCTTbcVcbQCTT1Q

18、Q 放吸1bccdabdaQQQQ 10.5%poaVbcd0p02p0V02V72bbaaPVPV007PV52ccbbPVPV005PV cdpdcQCTT0072PV daVadQCTT0052PV上頁(yè)上頁(yè) 下頁(yè)下頁(yè) 返回返回 退出退出上頁(yè)上頁(yè) 下頁(yè)下頁(yè) 返回返回 退出退出【例例2】1mol單原子理想氣體，其循環(huán)過(guò)程單原子理想氣體，其循環(huán)過(guò)程T-V圖如圖如圖，其中圖，其中TC=600K，求求循環(huán)效率。循環(huán)效率。解解: :ab等壓過(guò)程：等壓過(guò)程：1233( 10 m )V(K)TabcabpbaQCTTaabbTVTV2600KacTT(1)300KbT abpbaQCTT53006002

19、R750R 放熱放熱(2)bcVcbQCTT36003002R450R吸熱吸熱(3)lnacacaccVQARTV600 ln2R吸熱吸熱1QQ 放吸1abbccaQQQ 7501450600 ln2RRR 13.4%上頁(yè)上頁(yè) 下頁(yè)下頁(yè) 返回返回 退出退出上頁(yè)上頁(yè) 下頁(yè)下頁(yè) 返回返回 退出退出作業(yè)作業(yè)17： B冊(cè)冊(cè) 熱力學(xué)（三）熱力學(xué)（三）上頁(yè)上頁(yè) 下頁(yè)下頁(yè) 返回返回 退出退出上頁(yè)上頁(yè) 下頁(yè)下頁(yè) 返回返回 退出退出1. 自發(fā)過(guò)程的方向性自發(fā)過(guò)程的方向性自然界與熱現(xiàn)象有關(guān)的所有宏觀自然界與熱現(xiàn)象有關(guān)的所有宏觀自發(fā)過(guò)程都具有方向性自發(fā)過(guò)程都具有方向性. . 上頁(yè)上頁(yè) 下頁(yè)下頁(yè) 返回返回 退出退出上

20、頁(yè)上頁(yè) 下頁(yè)下頁(yè) 返回返回 退出退出(1)(1)可逆過(guò)程：可逆過(guò)程：一個(gè)過(guò)程一個(gè)過(guò)程, ,如能利用其它過(guò)程使系如能利用其它過(guò)程使系統(tǒng)和外界完全復(fù)原。統(tǒng)和外界完全復(fù)原。(2)(2)不可逆過(guò)程：不可逆過(guò)程：用任何方法都不能使系統(tǒng)和外用任何方法都不能使系統(tǒng)和外界完全復(fù)原的過(guò)程。界完全復(fù)原的過(guò)程。不可逆的原因：不平衡和耗散。不可逆的原因：不平衡和耗散。2. 可逆過(guò)程與不可逆過(guò)程可逆過(guò)程與不可逆過(guò)程3. 3. 熱力學(xué)第二定律的實(shí)質(zhì)：熱力學(xué)第二定律的實(shí)質(zhì)：一切自發(fā)過(guò)程都是單一切自發(fā)過(guò)程都是單向的不可逆過(guò)程。向的不可逆過(guò)程。上頁(yè)上頁(yè) 下頁(yè)下頁(yè) 返回返回 退出退出上頁(yè)上頁(yè) 下頁(yè)下頁(yè) 返回返回 退出退出121|

21、1QQQA當(dāng)當(dāng)|Q2|=0時(shí)時(shí), A=Q1,=100%高溫?zé)嵩锤邷責(zé)嵩碩1低溫?zé)嵩吹蜏責(zé)嵩碩21Q1QA 02Q工作物質(zhì)從單一熱源吸工作物質(zhì)從單一熱源吸收熱量而對(duì)外作功收熱量而對(duì)外作功.上頁(yè)上頁(yè) 下頁(yè)下頁(yè) 返回返回 退出退出上頁(yè)上頁(yè) 下頁(yè)下頁(yè) 返回返回 退出退出低溫?zé)嵩吹蜏責(zé)嵩碩2高溫?zé)嵩锤邷責(zé)嵩碩12Q21QQ 當(dāng)當(dāng)|Q2|=Q1時(shí)時(shí), |A|=0, =2212|QQAQQ0A熱量可以自動(dòng)地從低溫?zé)崃靠梢宰詣?dòng)地從低溫物體傳向高溫物體物體傳向高溫物體. . 上頁(yè)上頁(yè) 下頁(yè)下頁(yè) 返回返回 退出退出上頁(yè)上頁(yè) 下頁(yè)下頁(yè) 返回返回 退出退出1. 1. 開(kāi)爾文表述：開(kāi)爾文表述：不可能從單一熱源吸收熱對(duì)外

22、不可能從單一熱源吸收熱對(duì)外作功而不產(chǎn)生其它影響作功而不產(chǎn)生其它影響. .2. 2. 克勞修斯表述：克勞修斯表述：不可能不可能把熱量從低溫物傳到高溫物把熱量從低溫物傳到高溫物體而不引起外界的變化體而不引起外界的變化熱機(jī)效率不可能熱機(jī)效率不可能100%100%第二類(lèi)永動(dòng)機(jī)不可能制成第二類(lèi)永動(dòng)機(jī)不可能制成兩種表述等效兩種表述等效高溫?zé)嵩锤邷責(zé)嵩碩1低溫?zé)嵩吹蜏責(zé)嵩碩21Q1QA 上頁(yè)上頁(yè) 下頁(yè)下頁(yè) 返回返回 退出退出上頁(yè)上頁(yè) 下頁(yè)下頁(yè) 返回返回 退出退出高溫?zé)嵩锤邷責(zé)嵩碩1低溫?zé)嵩吹蜏責(zé)嵩碩2Q1Q2A=Q1-Q2Q2Q2高溫?zé)嵩锤邷責(zé)嵩碩1低溫?zé)嵩吹蜏責(zé)嵩碩2A=Q1-Q21.違背熱力學(xué)第二定律的

23、克勞修斯敘述，也就違背了開(kāi)爾文敘述。違背熱力學(xué)第二定律的克勞修斯敘述，也就違背了開(kāi)爾文敘述。證明：證明：上頁(yè)上頁(yè) 下頁(yè)下頁(yè) 返回返回 退出退出上頁(yè)上頁(yè) 下頁(yè)下頁(yè) 返回返回 退出退出2.違背熱力學(xué)第二定律的開(kāi)爾文敘述，也就違背了克勞修敘述。違背熱力學(xué)第二定律的開(kāi)爾文敘述，也就違背了克勞修敘述。高溫?zé)嵩锤邷責(zé)嵩碩1低溫?zé)嵩吹蜏責(zé)嵩碩2AQ1Q2Q1Q2高溫?zé)嵩锤邷責(zé)嵩碩1低溫?zé)嵩吹蜏責(zé)嵩碩2Q2上頁(yè)上頁(yè) 下頁(yè)下頁(yè) 返回返回 退出退出上頁(yè)上頁(yè) 下頁(yè)下頁(yè) 返回返回 退出退出 (1) (1) 在溫度為在溫度為 的高溫?zé)嵩春蜏囟葹榈母邷責(zé)嵩春蜏囟葹?的低溫?zé)岬牡蜏責(zé)嵩粗g工作的一切可逆熱機(jī)，效率都相等，等

24、于卡源之間工作的一切可逆熱機(jī)，效率都相等，等于卡諾熱機(jī)的效率，其效率為諾熱機(jī)的效率，其效率為: :1T2T121TT (2) (2) 在溫度為在溫度為 的高溫?zé)嵩春蜏囟葹榈母邷責(zé)嵩春蜏囟葹?的低溫?zé)岬牡蜏責(zé)嵩粗g工作的一切不可逆熱機(jī)的效率不可能大于可源之間工作的一切不可逆熱機(jī)的效率不可能大于可逆熱機(jī)的效率。逆熱機(jī)的效率。1T2T121TT 卡諾定理指出了提高熱機(jī)效率的途徑：卡諾定理指出了提高熱機(jī)效率的途徑： a. . 使熱機(jī)盡量接近可逆機(jī)使熱機(jī)盡量接近可逆機(jī)； b. . 盡量提高兩熱源的溫度差。盡量提高兩熱源的溫度差。上頁(yè)上頁(yè) 下頁(yè)下頁(yè) 返回返回 退出退出上頁(yè)上頁(yè) 下頁(yè)下頁(yè) 返回返回 退出退出

25、 （1 1）在溫度為）在溫度為 的高溫?zé)嵩春蜏囟葹榈母邷責(zé)嵩春蜏囟葹?的低溫?zé)岬牡蜏責(zé)嵩粗g工作的一切可逆熱機(jī)，效率都相等，而與工源之間工作的一切可逆熱機(jī)，效率都相等，而與工作物質(zhì)無(wú)關(guān)，其效率為作物質(zhì)無(wú)關(guān)，其效率為: :1T2TA1T1Q2T2Q2Q1Q1Q可可逆逆熱熱機(jī)機(jī)E 卡卡諾諾熱熱機(jī)機(jī)E2Q121TT 工作在相同的高低溫?zé)嵩垂ぷ髟谙嗤母叩蜏責(zé)嵩?T1、T2 間的間的卡諾熱機(jī)卡諾熱機(jī)E與可逆與可逆熱機(jī)熱機(jī)E , 設(shè)法使之做相等的功設(shè)法使之做相等的功 A 而連接起來(lái)。它們的效率分而連接起來(lái)。它們的效率分別為別為: :11,QAQA證明：證明：上頁(yè)上頁(yè) 下頁(yè)下頁(yè) 返回返回 退出退出上頁(yè)上頁(yè)

26、 下頁(yè)下頁(yè) 返回返回 退出退出 用反證法，用反證法，假設(shè)假設(shè)11QAQA得到得到11QQ 2121QQQQ22QQ 兩部熱機(jī)一起工作，成為一部復(fù)合機(jī)，結(jié)果外界不對(duì)兩部熱機(jī)一起工作，成為一部復(fù)合機(jī)，結(jié)果外界不對(duì)復(fù)合機(jī)作功，而復(fù)合機(jī)卻將熱量復(fù)合機(jī)作功，而復(fù)合機(jī)卻將熱量 從低溫?zé)嵩此偷礁邷責(zé)嵩?，違反熱力學(xué)第二定律。從低溫?zé)嵩此偷礁邷責(zé)嵩?，違反熱力學(xué)第二定律。2121QQQQ所以所以 不可能，即不可能，即反之可證反之可證 不可能，即不可能，即121TT上頁(yè)上頁(yè) 下頁(yè)下頁(yè) 返回返回 退出退出上頁(yè)上頁(yè) 下頁(yè)下頁(yè) 返回返回 退出退出 (2)(2)在溫度為在溫度為 的高溫?zé)嵩春蜏囟葹榈母邷責(zé)嵩春蜏囟葹?的的

27、低溫?zé)嵩粗g工作的一切不可逆熱機(jī)的效率低溫?zé)嵩粗g工作的一切不可逆熱機(jī)的效率 不可能大于可逆熱機(jī)的效率。不可能大于可逆熱機(jī)的效率。1T2T121TT 同上的方法，用一不可逆熱機(jī)同上的方法，用一不可逆熱機(jī) 代替代替 可逆熱機(jī)可逆熱機(jī) E E 可證明可證明: :上頁(yè)上頁(yè) 下頁(yè)下頁(yè) 返回返回 退出退出上頁(yè)上頁(yè) 下頁(yè)下頁(yè) 返回返回 退出退出ABacdb 熱力學(xué)第二定律的實(shí)質(zhì)上指出了自然界中一切熱力學(xué)第二定律的實(shí)質(zhì)上指出了自然界中一切與熱現(xiàn)象有關(guān)的實(shí)際客觀過(guò)程都是不可逆的與熱現(xiàn)象有關(guān)的實(shí)際客觀過(guò)程都是不可逆的. .以氣體的自由膨脹為例認(rèn)識(shí)熱力學(xué)第二定律的統(tǒng)計(jì)意義以氣體的自由膨脹為例認(rèn)識(shí)熱力學(xué)第二定律的統(tǒng)計(jì)意義上頁(yè)上頁(yè) 下頁(yè)下頁(yè) 返回返回 退出退出上頁(yè)上頁(yè) 下頁(yè)下頁(yè) 返回返回 退出退出四個(gè)氣體分子處于容器兩側(cè)不同狀態(tài)的分布方式四個(gè)氣體分子處于容器兩側(cè)不同狀態(tài)的分布方式宏觀態(tài)宏觀態(tài)分子數(shù)目的分布分子數(shù)目的分布方式方式 微觀態(tài)微觀態(tài)(系統(tǒng)內(nèi)分子位置的配置組合系統(tǒng)內(nèi)分子位置的配置組合) 一種宏觀狀一種宏觀狀態(tài)對(duì)應(yīng)的微態(tài)對(duì)應(yīng)的微觀狀態(tài)數(shù)觀狀態(tài)數(shù) 概率概率左左4 4 右右0 01 11/16左左3 3 右右1 14 44/16左左2 2 右右2 26 66