熱力學(xué)基礎(chǔ)超經(jīng)典

1、精選ppt開爾文開爾文克勞修斯克勞修斯卡諾卡諾精選ppt電源電源R本章對熱力學(xué)系統(tǒng)，從能量觀點(diǎn)出發(fā)，本章對熱力學(xué)系統(tǒng)，從能量觀點(diǎn)出發(fā)，分析、說明熱力學(xué)系統(tǒng)熱、功轉(zhuǎn)換的關(guān)分析、說明熱力學(xué)系統(tǒng)熱、功轉(zhuǎn)換的關(guān)系和條件。系和條件。精選精選ppt內(nèi)容內(nèi)容一、熱力學(xué)第一定律一、熱力學(xué)第一定律二、氣體摩爾熱容二、氣體摩爾熱容三、絕熱過程三、絕熱過程四、循環(huán)過程四、循環(huán)過程 卡諾循環(huán)卡諾循環(huán)五、熱力學(xué)第二定律五、熱力學(xué)第二定律六、熱力學(xué)第二定律統(tǒng)計(jì)意義六、熱力學(xué)第二定律統(tǒng)計(jì)意義七、卡諾定理七、卡諾定理 克勞修斯熵克勞修斯熵八、小結(jié)八、小結(jié)精選精選ppt一、熱力學(xué)第一定律一、熱力學(xué)第一定律安徽工業(yè)大學(xué)應(yīng)用物理系

2、安徽工業(yè)大學(xué)應(yīng)用物理系熱力學(xué)過程熱力學(xué)過程 熱力學(xué)系統(tǒng)：熱力學(xué)系統(tǒng)：在熱力學(xué)中，一般把所研究的在熱力學(xué)中，一般把所研究的物體或物體組稱為熱力學(xué)系統(tǒng)，簡稱系統(tǒng)。物體或物體組稱為熱力學(xué)系統(tǒng)，簡稱系統(tǒng)。 熱力學(xué)過程：熱力學(xué)過程：熱力學(xué)系統(tǒng)（大量微觀粒子組熱力學(xué)系統(tǒng)（大量微觀粒子組成的氣體、固體、液體）狀態(tài)隨時(shí)間變化的過程。成的氣體、固體、液體）狀態(tài)隨時(shí)間變化的過程。A、非靜態(tài)過程、非靜態(tài)過程 系統(tǒng)從平衡態(tài)系統(tǒng)從平衡態(tài)1 1到平衡態(tài)到平衡態(tài) 2，經(jīng)過一個(gè)過程，經(jīng)過一個(gè)過程, ,平衡平衡態(tài)態(tài) 1 必首先被破壞，系統(tǒng)變?yōu)榉瞧胶鈶B(tài)，從非平衡必首先被破壞，系統(tǒng)變?yōu)榉瞧胶鈶B(tài)，從非平衡態(tài)到新的平衡態(tài)所需的時(shí)間為弛

3、豫時(shí)間。態(tài)到新的平衡態(tài)所需的時(shí)間為弛豫時(shí)間。 當(dāng)系統(tǒng)宏觀變化比弛豫更快時(shí)，這個(gè)過程中每一當(dāng)系統(tǒng)宏觀變化比弛豫更快時(shí)，這個(gè)過程中每一狀態(tài)都是非平衡態(tài)。狀態(tài)都是非平衡態(tài)。B、準(zhǔn)靜態(tài)過程、準(zhǔn)靜態(tài)過程 當(dāng)系統(tǒng)弛豫比宏觀變化快得多時(shí)，這個(gè)過程中當(dāng)系統(tǒng)弛豫比宏觀變化快得多時(shí)，這個(gè)過程中每一狀態(tài)都可近似看作平衡態(tài)，該過程就可認(rèn)為是每一狀態(tài)都可近似看作平衡態(tài)，該過程就可認(rèn)為是準(zhǔn)靜態(tài)過程。準(zhǔn)靜態(tài)過程。 在過程中每一時(shí)刻，系統(tǒng)都處于平衡態(tài)，這是在過程中每一時(shí)刻，系統(tǒng)都處于平衡態(tài)，這是一種理想過程。一種理想過程。熱力學(xué)過程熱力學(xué)過程精選ppt氣體對外界作氣體對外界作的元功為：的元功為： PdVdA , 0dV 系統(tǒng)

4、對外作正功；系統(tǒng)對外作正功；, 0dV 系統(tǒng)對外作負(fù)功；系統(tǒng)對外作負(fù)功；, 0dV 系統(tǒng)不作功。系統(tǒng)不作功。 21VVPdVA 活塞與汽缸無摩擦活塞與汽缸無摩擦PSdl功、熱量、內(nèi)能功、熱量、內(nèi)能精選ppt 功的大小等于功的大小等于PV 圖上過程曲圖上過程曲線線P=P(V)下的面下的面積。積。功與過程的路功與過程的路徑有關(guān)。徑有關(guān)。 21VVPdVA PABV01V2V11VVPdVPdV 系統(tǒng)和外界溫度不同，就會傳熱，或稱系統(tǒng)和外界溫度不同，就會傳熱，或稱能量交換，熱量傳遞可以改變系統(tǒng)的狀態(tài)。能量交換，熱量傳遞可以改變系統(tǒng)的狀態(tài)。做功、傳熱都是過程量。做功、傳熱都是過程量。功、熱量、內(nèi)能功、

5、熱量、內(nèi)能3、內(nèi)能、內(nèi)能 E 熱力學(xué)系統(tǒng)在一定的狀態(tài)下，具有一定熱力學(xué)系統(tǒng)在一定的狀態(tài)下，具有一定的能量，稱為熱力學(xué)系統(tǒng)的的能量，稱為熱力學(xué)系統(tǒng)的內(nèi)能內(nèi)能。 內(nèi)能的變化只決定于出末兩個(gè)狀態(tài)，與所經(jīng)內(nèi)能的變化只決定于出末兩個(gè)狀態(tài)，與所經(jīng)歷的過程無關(guān)，即歷的過程無關(guān)，即內(nèi)能是系統(tǒng)狀態(tài)的單值函數(shù)。內(nèi)能是系統(tǒng)狀態(tài)的單值函數(shù)。 若不考慮分子內(nèi)部結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)的內(nèi)能就是系若不考慮分子內(nèi)部結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)的內(nèi)能就是系統(tǒng)中所有分子的熱運(yùn)動能量和分子間相互作用的統(tǒng)中所有分子的熱運(yùn)動能量和分子間相互作用的勢能的總和。勢能的總和。功、熱量、內(nèi)能功、熱量、內(nèi)能精選ppt熱力學(xué)第一定律熱力學(xué)第一定律法法卡諾，工程師，第一個(gè)把熱與

6、功聯(lián)系卡諾，工程師，第一個(gè)把熱與功聯(lián)系起來。（起來。（34歲）歲）邁耶，醫(yī)生，第一個(gè)作出熱功當(dāng)量的邁耶，醫(yī)生，第一個(gè)作出熱功當(dāng)量的定量計(jì)算。（定量計(jì)算。（28歲）歲）德德焦耳，工業(yè)管理家，精確求出熱功焦耳，工業(yè)管理家，精確求出熱功當(dāng)量的關(guān)系。（當(dāng)量的關(guān)系。（25歲）歲）英英赫姆霍茲，生理學(xué)家。多方面論證赫姆霍茲，生理學(xué)家。多方面論證了能量轉(zhuǎn)化和守恒定律。（了能量轉(zhuǎn)化和守恒定律。（32歲）歲）德德精選ppt 熱力學(xué)第一定律：熱力學(xué)第一定律：AEQ 外界傳給外界傳給系統(tǒng)熱量系統(tǒng)熱量內(nèi)能增量內(nèi)能增量系統(tǒng)對外系統(tǒng)對外作功作功得到的得到的=留下的留下的+付出的付出的P、V、T 第一類永動機(jī)第一類永動機(jī)不

7、可能實(shí)現(xiàn)。不可能實(shí)現(xiàn)。精選pptAEAEEQ )(120Q 系統(tǒng)從外界吸熱；系統(tǒng)從外界吸熱；0Q 系統(tǒng)向外界放熱；系統(tǒng)向外界放熱；0A 系統(tǒng)對外界做功；系統(tǒng)對外界做功；0A外界對系統(tǒng)做功；外界對系統(tǒng)做功；0E系統(tǒng)內(nèi)能增加；系統(tǒng)內(nèi)能增加；0E系統(tǒng)內(nèi)能減少。系統(tǒng)內(nèi)能減少。 熱力學(xué)第一定律，是包含熱量在內(nèi)的能量守恒定熱力學(xué)第一定律，是包含熱量在內(nèi)的能量守恒定律。律。精選pptAEQddd 對微小的狀態(tài)變化過程對微小的狀態(tài)變化過程 熱力學(xué)第一定律適用于任何熱力學(xué)系統(tǒng)熱力學(xué)第一定律適用于任何熱力學(xué)系統(tǒng)所進(jìn)行的任意過程。所進(jìn)行的任意過程。精選ppt 一定量的理想氣體經(jīng)歷一定量的理想氣體經(jīng)歷acb過程時(shí)吸過

8、程時(shí)吸熱熱500J, 則經(jīng)歷則經(jīng)歷acbda過程時(shí)吸熱為過程時(shí)吸熱為?P(105Pa)V(10-3m3)abc1414de(A) -1200J(B) 700J(C) -700J(D) 1000J思路思路:0 abEdVPAQbaVVabab0 acbdaEdVPdVPAQadbaVVVVacbdaacbda)J(1200500 精選精選ppt二、氣體摩爾熱容量二、氣體摩爾熱容量安徽工業(yè)大學(xué)應(yīng)用物理系安徽工業(yè)大學(xué)應(yīng)用物理系精選ppt氣體的摩爾熱容量氣體的摩爾熱容量熱容量：熱容量：dTdQC （J K-1)摩爾熱容摩爾熱容 ：當(dāng)物質(zhì)的量為當(dāng)物質(zhì)的量為1mol時(shí)的熱容。時(shí)的熱容。比熱比熱 C比比：當(dāng)

9、：當(dāng)1Kg物質(zhì)溫度每升高物質(zhì)溫度每升高1攝氏所攝氏所吸收的熱量。吸收的熱量。（J K-1 kg-1)單位：單位： （J mol -1 K-1)單位：單位： 精選ppt二、二、 定壓摩爾熱容定壓摩爾熱容dTdQCpp 等壓過程，等壓過程，1摩爾摩爾物質(zhì)溫度升高物質(zhì)溫度升高1K時(shí)所吸收的熱量時(shí)所吸收的熱量 等容過程，等容過程，1摩爾摩爾物質(zhì)溫度升高物質(zhì)溫度升高1K時(shí)所吸收的熱量時(shí)所吸收的熱量dTdQCVV )TT(CMMQ12VmolV )TT(CMMQ12pmolp 一、一、 定容摩爾熱容定容摩爾熱容精選ppt依據(jù)：依據(jù)： 21VVPdVEQ以及以及RTMMPVmol 1、 等體過程：等體過程：

10、（1）特征：）特征：dV=0 dA=0（2）計(jì)算：）計(jì)算：TR2iMMEQmolV系統(tǒng)從外界吸收的熱量全部用來增加氣體內(nèi)能。系統(tǒng)從外界吸收的熱量全部用來增加氣體內(nèi)能。 三、三、熱力學(xué)第一定律熱力學(xué)第一定律對等體、等壓和等溫對等體、等壓和等溫過程過程的應(yīng)用的應(yīng)用精選ppt VCR2i可見：可見：Cv只與自由度只與自由度i有關(guān)，與有關(guān)，與T無關(guān)。無關(guān)。對于理想氣體：對于理想氣體：)TT(CMMQ12VmolV )TT(R2iMME12mol dTCMMdEVmol 任何過程任何過程精選ppt2、等壓過程、等壓過程（1）特征：）特征： dP=0（2）計(jì)算：）計(jì)算：)VV(PEPdVEQ12VVp21

11、 等壓過程中，系統(tǒng)從外界吸熱，一部等壓過程中，系統(tǒng)從外界吸熱，一部分用來增加氣體內(nèi)能，一部分用來對分用來增加氣體內(nèi)能，一部分用來對外作功。外作功。精選ppt RCdTPdVdEdTdQCVPP PdVdEdQp RCCVP 邁耶公式邁耶公式說明：說明： 在等壓過程中，在等壓過程中，1mol理想氣體，溫度升理想氣體，溫度升高高1K時(shí)，要比其在等體過程中多吸收時(shí)，要比其在等體過程中多吸收8.31的熱量，用于對外作功。的熱量，用于對外作功。精選pptR22iR) 12i(CP 單單原原子子雙雙原原子子多多原原子子67.140.133.1i2iCCVP理想氣體的熱容與溫度無關(guān)。這一結(jié)理想氣體的熱容與溫

12、度無關(guān)。這一結(jié)論在低溫時(shí)與實(shí)驗(yàn)值相符，在高溫時(shí)論在低溫時(shí)與實(shí)驗(yàn)值相符，在高溫時(shí)與實(shí)驗(yàn)值不符。與實(shí)驗(yàn)值不符。摩爾熱容比：摩爾熱容比：精選ppt3、等溫過程、等溫過程:PV1V2V恒恒溫溫?zé)釤嵩丛碤TTP（1）特征：）特征：T不變。不變。 dE=0（2）計(jì)算：）計(jì)算：TTAQ 精選ppt12molTVVlnRTMMA 21molPPlnRTMM 21VVTPdVA等溫過程中，系統(tǒng)從外界吸熱全部用等溫過程中，系統(tǒng)從外界吸熱全部用來對外作功。來對外作功。TTAQ 12molVVlnRTMM 21molPPlnRTMM 精選ppt分別計(jì)算分別計(jì)算A與與Q。（1）a b等溫，等溫，（2）a c等容，然后等

13、容，然后c b等壓，等壓，例：有例：有1mol理想氣體理想氣體P(atm)V(l)abc22.444.812解：解：abmolabVVlnRTMMA)1( )J(105 .312ln104 .2210013. 12235 dVPA)2(bcVVbc )J(107 .22104 .2210013. 11235 ababAQ cbacbAQ 精選精選ppt三、絕熱過程三、絕熱過程安徽工業(yè)大學(xué)應(yīng)用物理系安徽工業(yè)大學(xué)應(yīng)用物理系精選ppt 絕熱過程絕熱過程一、特征：一、特征：dQ=0二、二、 絕熱過程的功：絕熱過程的功：TCMMEAVmol 精選ppt1、準(zhǔn)靜態(tài)準(zhǔn)靜態(tài)絕熱過程的過程方程絕熱過程的過程方程

14、對其微分得對其微分得:聯(lián)立（聯(lián)立（1）、（）、（2），得：），得：理想氣體狀態(tài)方程理想氣體狀態(tài)方程RTMMPVmoldTCMMdEPdVdAVmol(1)(2)VdPPdVRdTMMmol 精選ppt0VdVPdP)3(.constPV)4(.constTV1)5(.constTP1將將 與與 聯(lián)立得聯(lián)立得:.constPV RTMMPVmol說明：說明：（3）、（）、（4）、）、(5)式稱為式稱為絕熱絕熱方程，方程，但式中的各常數(shù)不相同。但式中的各常數(shù)不相同。精選ppt絕熱線比等溫線陡絕熱線比等溫線陡dT=0dQ=00VPA(1)、等溫：、等溫：A點(diǎn)的斜率：點(diǎn)的斜率：AATVPdVdp (2

15、)、絕熱：、絕熱：A點(diǎn)的斜率：點(diǎn)的斜率：AAaVPdVdp 1 絕熱線比等溫線陡絕熱線比等溫線陡精選ppt絕熱過程功：絕熱過程功：dEpdV,dQ 0)TT(CMMpdVVmolVV1221 pdVdEdQ 壓縮氣體：壓縮氣體：T，E 。氣體膨脹：氣體膨脹：T ，E。精選ppt一定量的理想氣體在一定量的理想氣體在PV圖中的等溫線圖中的等溫線與絕熱線交點(diǎn)處兩線的斜率之比為與絕熱線交點(diǎn)處兩線的斜率之比為0.714，求，求Cv。解：解：VP)dVdP(T VP)dVdP(a 714. 01)dVdP()dVdP(aT 由由 vpCC vvCRC)KJmol(8 .201RC11v 例例2：精選ppt

16、1mol理想氣體的循環(huán)過程如理想氣體的循環(huán)過程如TV圖所示，圖所示，其中其中CA為絕熱線，為絕熱線，T1、V1、V2、 四個(gè)四個(gè)量均為已知量，則：量均為已知量，則：Tc=Pc=0VTABCT1T2V1V2例例3：1211)VV(T 12121)VV(VRT 精選ppt64g氧氣，溫度為氧氣，溫度為300K，體積為，體積為3l，（1）絕熱膨脹到）絕熱膨脹到12l（2）等溫膨脹到）等溫膨脹到12l，再等容冷卻到同，再等容冷卻到同一狀態(tài)一狀態(tài)試作試作PV圖并分別計(jì)圖并分別計(jì)算作功。算作功。解：解：K180)1012103(300)VV(TT14 . 13312112 例例4：Pa0VcbV1V2精選

17、ppt若若1mol剛性分子理想氣體作等壓膨脹剛性分子理想氣體作等壓膨脹時(shí)作功為時(shí)作功為A，試證明：，試證明：氣體分子平均動能的增量為氣體分子平均動能的增量為 ，其中其中NA為阿伏伽德羅常數(shù)，為阿伏伽德羅常數(shù)， 為為)1(NAA vpCC0VPA12例例5：精選精選ppt四、循環(huán)過程四、循環(huán)過程 卡諾循環(huán)卡諾循環(huán)安徽工業(yè)大學(xué)應(yīng)用物理系安徽工業(yè)大學(xué)應(yīng)用物理系精選ppt一、循環(huán)過程一、循環(huán)過程1 1、系統(tǒng)經(jīng)歷一系列狀態(tài)變化過程以后又回、系統(tǒng)經(jīng)歷一系列狀態(tài)變化過程以后又回到初始狀態(tài)。到初始狀態(tài)。2、在在P-V圖上圖上，循環(huán)過程是一條閉合曲線。，循環(huán)過程是一條閉合曲線。0VP特征：特征：內(nèi)能不變。內(nèi)能不

18、變。精選ppt順時(shí)針循環(huán)（正循環(huán)）順時(shí)針循環(huán)（正循環(huán)） 系統(tǒng)對外作功為正。系統(tǒng)對外作功為正。二、熱機(jī)與制冷機(jī)二、熱機(jī)與制冷機(jī)熱機(jī)熱機(jī)逆時(shí)針循環(huán)（逆循環(huán)逆時(shí)針循環(huán)（逆循環(huán) ） 系統(tǒng)對外作功為負(fù)。系統(tǒng)對外作功為負(fù)。制冷機(jī)制冷機(jī)0VPabcd0VPacbd精選ppt鍋爐鍋爐 冷凝器冷凝器泵泵A1渦輪機(jī)渦輪機(jī)A2鍋爐鍋爐Q2冷凝器冷凝器Q10E 即即AQ 其中：其中：21QQQ 21AAA （凈功）（凈功）高溫高溫T1低溫低溫T2Q1Q2A熱電廠水熱電廠水循環(huán)過程循環(huán)過程121QQ1QA 效率效率:精選ppt121QQ1QA Q1為為 循環(huán)分過程循環(huán)分過程吸取吸取熱量的總和。熱量的總和。 Q2循環(huán)分過

19、程循環(huán)分過程放出放出熱量的總和。熱量的總和。 Q1、Q2、A均表示數(shù)值大小。均表示數(shù)值大小。精選ppt例：例：daab1QQQ cdbc2QQQ PVabcd0T2 2T1 1吸熱：吸熱：放熱：放熱：121QQ1QA 精選ppt例例6：320g氧氣如圖循環(huán)，設(shè)氧氣如圖循環(huán)，設(shè)V2=2V1,求求 。（其中（其中T1=300K，T2=200K。）。）PABCDV1V2T1T2V解：解：AB:)J(17280QAB 吸熱吸熱%2.15207751728011500207751QQ112 CD:)J(11500QCD 放熱放熱DA:)J(20775QDA 吸熱吸熱BC:放熱放熱)J(20775QBC

20、精選ppt三、卡諾循環(huán)三、卡諾循環(huán) 1824年，卡諾（法國工程師）提出的年，卡諾（法國工程師）提出的理想循環(huán)。理想循環(huán)。1、工質(zhì)：理想氣體、工質(zhì)：理想氣體2、準(zhǔn)靜態(tài)過程。、準(zhǔn)靜態(tài)過程。PABCDV1V4V2V3T1T2兩個(gè)等溫過程，兩個(gè)等溫過程，兩個(gè)絕熱過程。兩個(gè)絕熱過程。精選ppt四、四、 卡諾循環(huán)效率卡諾循環(huán)效率AB：PABCDV1V4V2V3T1T2121mol1VVlnRTMMQ CD：432mol2VVlnRTMMQ 12121TT1QQ1QA Q1Q2精選ppt可以證明，在同樣兩個(gè)溫度可以證明，在同樣兩個(gè)溫度T1和和T2之間工作的之間工作的各種工質(zhì)各種工質(zhì)的的卡諾循環(huán)的效卡諾循環(huán)的

21、效率都為率都為 ，而且是實(shí)際熱機(jī)的，而且是實(shí)際熱機(jī)的可能效率的最大值。（卡諾定律）可能效率的最大值。（卡諾定律）12TT1 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：盡量的提高兩熱源的溫度差。盡量的提高兩熱源的溫度差。精選ppt1342PV0V1V4V2V3T1T2S1S2例例1 如圖所示的卡諾循環(huán)中，如圖所示的卡諾循環(huán)中，證明：證明：S1S2精選ppt五、制冷機(jī)五、制冷機(jī) 可使低溫?zé)嵩吹臏囟雀墒沟蜏責(zé)嵩吹臏囟雀?，達(dá)到制冷的目的。低，達(dá)到制冷的目的。T1T2Q1Q2W 顯然，吸熱越多，外界顯然，吸熱越多，外界作功越少，表明制冷機(jī)效作功越少，表明制冷機(jī)效能越好。能越

22、好。制冷系數(shù)：制冷系數(shù)：WQe2 21QQW精選ppt六、卡諾制冷機(jī)六、卡諾制冷機(jī)致冷系數(shù)：致冷系數(shù)：4322VVlnRTMMQmol 1243VVVV 1211VVlnRTMMQmol pV432V1V1o23V4V1T2T2Q1Q212QQQe 卡諾212TTT 2 1：4 3：精選精選ppt五、熱力學(xué)第二定律及五、熱力學(xué)第二定律及其統(tǒng)計(jì)意義其統(tǒng)計(jì)意義 玻耳茲曼熵玻耳茲曼熵安徽工業(yè)大學(xué)應(yīng)用物理系安徽工業(yè)大學(xué)應(yīng)用物理系前前 言言 熱力學(xué)第一定律給出了各種形式的能熱力學(xué)第一定律給出了各種形式的能量在相互轉(zhuǎn)化過程中必須遵循的規(guī)律。量在相互轉(zhuǎn)化過程中必須遵循的規(guī)律。 滿足熱力學(xué)第一定律的過程滿足熱

23、力學(xué)第一定律的過程未必未必都能實(shí)現(xiàn)。都能實(shí)現(xiàn)。但是但是m 通過摩擦而使通過摩擦而使功變熱功變熱的過程是不可逆的。的過程是不可逆的。（熱不能（熱不能自動自動轉(zhuǎn)化為功）轉(zhuǎn)化為功）熱功轉(zhuǎn)換過程具有方向性熱功轉(zhuǎn)換過程具有方向性! 對于實(shí)際過程是否能發(fā)生及沿什么對于實(shí)際過程是否能發(fā)生及沿什么方向方向進(jìn)進(jìn)行，需要用到一個(gè)新的自然規(guī)律，即行，需要用到一個(gè)新的自然規(guī)律，即熱力學(xué)熱力學(xué)第二定律第二定律。熱力學(xué)第二定律熱力學(xué)第二定律開爾文開爾文表述（表述（18511851）：）： 不可能從不可能從單一熱源單一熱源吸取熱量完全變成有吸取熱量完全變成有用的功用的功, ,而而不產(chǎn)生其他影響。不產(chǎn)生其他影響。QAAQ2Q

24、1QA第二類永動機(jī)第二類永動機(jī)：從單一熱源吸熱，全部用：從單一熱源吸熱，全部用來對外作功的熱機(jī)。來對外作功的熱機(jī)。 雖然不違反熱力學(xué)第一定律，但違反熱力學(xué)雖然不違反熱力學(xué)第一定律，但違反熱力學(xué)第二定律。第二定律。要想制造出熱效率為百分之百要想制造出熱效率為百分之百的熱機(jī)是絕對不可能的。的熱機(jī)是絕對不可能的。 熱量不可能熱量不可能自動地自動地從低溫物傳到高溫從低溫物傳到高溫物體，而物體，而不產(chǎn)生其他影響。不產(chǎn)生其他影響。QQ2Q1AQ熱力學(xué)第二定律熱力學(xué)第二定律克勞修斯克勞修斯表述表述（18501850）：）：可以證明可以證明: :兩種表述的一致性兩種表述的一致性可逆過程和不可逆過程可逆過程和不

25、可逆過程 在系統(tǒng)狀態(tài)變化過程中在系統(tǒng)狀態(tài)變化過程中, ,如果逆過程能重如果逆過程能重復(fù)正過程的每一狀態(tài)復(fù)正過程的每一狀態(tài), ,而不引起其他變化而不引起其他變化. .條件條件: :過程無限緩慢過程無限緩慢, ,沒有能量耗散。沒有能量耗散。1 1、可逆過程、可逆過程 ： 在在不引起其他變化不引起其他變化的條件下的條件下, ,不能使逆不能使逆過程重復(fù)正過程的每一狀態(tài)；或者雖然重過程重復(fù)正過程的每一狀態(tài)；或者雖然重復(fù)但必然會引起其他變化。復(fù)但必然會引起其他變化。2 2、不可逆過程、不可逆過程: :精選ppt精選ppt精選ppt卡諾循環(huán)是可逆循環(huán)?？ㄖZ循環(huán)是可逆循環(huán)。 可逆過程是一種理想的模型，只能接近

26、，可逆過程是一種理想的模型，只能接近，絕不能真正達(dá)到。絕不能真正達(dá)到。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)： 熱功轉(zhuǎn)換過程的不可逆性熱功轉(zhuǎn)換過程的不可逆性( (開爾文表述開爾文表述) )。AQ2Q1QA熱傳導(dǎo)過程不可逆性（克勞修斯表述）。熱傳導(dǎo)過程不可逆性（克勞修斯表述）。QQ2Q1A各種不可逆過程都是相互關(guān)聯(lián)的各種不可逆過程都是相互關(guān)聯(lián)的熱力學(xué)第二定律的實(shí)質(zhì)：熱力學(xué)第二定律的實(shí)質(zhì)：一切與熱現(xiàn)象有關(guān)的實(shí)際過程都是不可逆的。一切與熱現(xiàn)象有關(guān)的實(shí)際過程都是不可逆的。精選ppt例題：例題： 關(guān)于可逆過程和不可逆過程的判斷：關(guān)于可逆過程和不可逆過程的判斷： (1) 可逆熱力學(xué)過程一定是準(zhǔn)靜態(tài)過程

27、?？赡鏌崃W(xué)過程一定是準(zhǔn)靜態(tài)過程。 (2) 準(zhǔn)靜態(tài)過程一定是可逆過程準(zhǔn)靜態(tài)過程一定是可逆過程 (3) 不可逆過程就是不能向相反方向進(jìn)行的過程不可逆過程就是不能向相反方向進(jìn)行的過程 (4) 凡有摩擦的過程凡有摩擦的過程 , 一定是不可逆過程一定是不可逆過程 以上四種判斷，其中正確的是以上四種判斷，其中正確的是 (A) (1)、(2)、(3) (B) (1)、(2)、(4) (C) (2)、(4) (D) (1)、(4) 分析：分析： (1) 是對的；是對的； (2) 是錯(cuò)的。是錯(cuò)的。 只有只有 (D) 符合。符合。精選ppt例：例：有人設(shè)計(jì)了一臺卡諾熱機(jī)（可逆的），有人設(shè)計(jì)了一臺卡諾熱機(jī)（可逆的

28、），每循環(huán)一次可以從每循環(huán)一次可以從400K的高溫?zé)嵩次鼰岬母邷責(zé)嵩次鼰?800J的，向的，向300K的低溫?zé)嵩捶艧岬牡蜏責(zé)嵩捶艧?00J，同時(shí)對外做功同時(shí)對外做功1000J,這樣的設(shè)計(jì)可行嗎？這樣的設(shè)計(jì)可行嗎？提示：提示：由熱機(jī)的效率判別，該熱機(jī)效率的由熱機(jī)的效率判別，該熱機(jī)效率的理論值為理論值為1-T2/T1=0.25;而該熱機(jī)按設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)而該熱機(jī)按設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的效率為的效率為A/Q1=0.55,顯然熱機(jī)效率超過理論值顯然熱機(jī)效率超過理論值A(chǔ).可以的，符合熱力學(xué)第一定律；可以的，符合熱力學(xué)第一定律；B.可以的，符合熱力學(xué)第二定律；可以的，符合熱力學(xué)第二定律；C.不行，卡諾循環(huán)所做的功不能大于向不

29、行，卡諾循環(huán)所做的功不能大于向低溫?zé)嵩捶懦龅臒崃?；低溫?zé)嵩捶懦龅臒崃浚籇.不行，這個(gè)熱機(jī)的效率超過理論值。不行，這個(gè)熱機(jī)的效率超過理論值。 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 玻爾茲曼熵玻爾茲曼熵一、熱力學(xué)第二定律的統(tǒng)計(jì)意義一、熱力學(xué)第二定律的統(tǒng)計(jì)意義 一切自然過程總是沿著無序性一切自然過程總是沿著無序性增大的方向進(jìn)行。增大的方向進(jìn)行。二、熱力學(xué)概率與玻爾茲曼熵二、熱力學(xué)概率與玻爾茲曼熵1 1、熱力學(xué)概率：、熱力學(xué)概率：AB分布分布（宏觀態(tài)）（宏觀態(tài)）詳細(xì)分布詳細(xì)分布（微觀態(tài)）（微觀態(tài)）微觀態(tài)數(shù)微觀態(tài)數(shù)14641微觀態(tài)數(shù)共微觀態(tài)數(shù)共 24 種種 4 4個(gè)分子全部退回到左側(cè)或右側(cè)的可能個(gè)分子全部退回到左側(cè)或右側(cè)的可能性為性為 若系統(tǒng)分子數(shù)為若系統(tǒng)分子數(shù)為N N，則總微觀態(tài)數(shù)為，則總微觀態(tài)數(shù)為2 2N N，N N個(gè)分子自動退回左側(cè)或右側(cè)的幾率個(gè)分子自動退回左側(cè)或右側(cè)的幾率為為1/21