準靜態(tài)過程 功 熱量

1、第四章第四章 熱力學基礎熱力學基礎物理物理(工工)1一一 準靜態(tài)過程準靜態(tài)過程（理想化的過程）（理想化的過程） 從一個平衡態(tài)到另一平衡態(tài)所經(jīng)過的每從一個平衡態(tài)到另一平衡態(tài)所經(jīng)過的每一中間狀態(tài)均可近似當作平衡態(tài)的過程一中間狀態(tài)均可近似當作平衡態(tài)的過程 .氣體氣體活塞活塞砂子砂子),(111TVp),(222TVp1V2V1p2ppVo12第四章第四章 熱力學基礎熱力學基礎物理物理(工工)2二二 功功（過程量）（過程量） 1 功是能量傳遞和轉(zhuǎn)換的量度，它引功是能量傳遞和轉(zhuǎn)換的量度，它引起系統(tǒng)熱運動狀態(tài)的變化起系統(tǒng)熱運動狀態(tài)的變化.2 準靜態(tài)過程功的計算準靜態(tài)過程功的計算第四章第四章 熱力學基礎熱力

2、學基礎物理物理(工工)3lpSlFWdddVpWdd21dVVVpW注意：注意： 作功與過程有關作功與過程有關 .第四章第四章 熱力學基礎熱力學基礎物理物理(工工)41T2T21TT 三三 熱熱 量量（過程量過程量） 通過傳熱方式傳遞能量的量度，系統(tǒng)通過傳熱方式傳遞能量的量度，系統(tǒng)和外界之間存在溫差而發(fā)生的能量傳遞和外界之間存在溫差而發(fā)生的能量傳遞 .Q第四章第四章 熱力學基礎熱力學基礎物理物理(工工)5（1）都是都是過程量：與過程有關；過程量：與過程有關； （3）功與熱量的物理本質(zhì)不同功與熱量的物理本質(zhì)不同 .1 cal = 4.18 J ， 1 J = 0.24 cal功與熱量的異同功與熱

3、量的異同（2）等效性：改變系統(tǒng)熱運動狀態(tài)作用相同；等效性：改變系統(tǒng)熱運動狀態(tài)作用相同； 第四章第四章 熱力學基礎熱力學基礎物理物理(工工)6 例題例題4-1 一定量的理想氣體系統(tǒng)從體積一定量的理想氣體系統(tǒng)從體積 V1=10-3m3的初態(tài)出發(fā)，經(jīng)過一個準靜態(tài)過的初態(tài)出發(fā)，經(jīng)過一個準靜態(tài)過程到達末態(tài)，其體積變?yōu)槌痰竭_末態(tài)，其體積變?yōu)閂2=510-3m3。設。設此過程的過程方程為此過程的過程方程為P=10/V2(Pa)，求在這，求在這個過程中氣體對外界所做的功。個過程中氣體對外界所做的功。第四章第四章 熱力學基礎熱力學基礎物理物理(工工)7 實驗證明系統(tǒng)從狀態(tài)實驗證明系統(tǒng)從狀態(tài)A 變化到狀態(tài)變化到狀

4、態(tài)B，可以采用做功和傳熱的方法，不管經(jīng)過可以采用做功和傳熱的方法，不管經(jīng)過什么過程，只要始末狀態(tài)確定，做功和什么過程，只要始末狀態(tài)確定，做功和傳熱之和保持不變傳熱之和保持不變.一一 熱力學能即內(nèi)能熱力學能即內(nèi)能 （狀態(tài)量）（狀態(tài)量）第四章第四章 熱力學基礎熱力學基礎物理物理(工工)82AB1*pVo02121ABAABAQWBABABABAQWQW22112AB1*pVo第四章第四章 熱力學基礎熱力學基礎物理物理(工工)9)(TUU 理想氣體內(nèi)能理想氣體內(nèi)能 : 表征系統(tǒng)狀態(tài)的單值函數(shù)表征系統(tǒng)狀態(tài)的單值函數(shù) ，理想氣體，理想氣體的內(nèi)能僅是溫度的函數(shù)的內(nèi)能僅是溫度的函數(shù) .第四章第四章 熱力學基

5、礎熱力學基礎物理物理(工工)10 系統(tǒng)內(nèi)能的增量只與系統(tǒng)的初態(tài)和末態(tài)系統(tǒng)內(nèi)能的增量只與系統(tǒng)的初態(tài)和末態(tài)有關，與系統(tǒng)所經(jīng)歷的過程無關有關，與系統(tǒng)所經(jīng)歷的過程無關 .021ABAUCUAB2AB1*pVo2AB1*pVo第四章第四章 熱力學基礎熱力學基礎物理物理(工工)11二二 熱力學第一定律熱力學第一定律WUUQ12 系統(tǒng)系統(tǒng)從外界吸收的熱從外界吸收的熱量，一部分使系統(tǒng)的內(nèi)能量，一部分使系統(tǒng)的內(nèi)能增加，另一部分使系統(tǒng)對增加，另一部分使系統(tǒng)對外界做功外界做功 .12*pVo1V2VWUWUUQ12第四章第四章 熱力學基礎熱力學基礎物理物理(工工)1221dVVVpUQ準靜態(tài)過程準靜態(tài)過程VpUWU

6、Qddddd微變過程微變過程第四章第四章 熱力學基礎熱力學基礎物理物理(工工)13WUWUUQ12+U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)對外界做功系統(tǒng)對外界做功外界對系統(tǒng)做功外界對系統(tǒng)做功第一定律的符號規(guī)定第一定律的符號規(guī)定QW第四章第四章 熱力學基礎熱力學基礎物理物理(工工)14（1）能量轉(zhuǎn)換和守恒定律能量轉(zhuǎn)換和守恒定律. 第一類永動機第一類永動機是不可能制成的是不可能制成的.（2）實驗經(jīng)驗總結，自然界的普遍規(guī)律實驗經(jīng)驗總結，自然界的普遍規(guī)律.物理意義物理意義第四章第四章 熱力學基礎熱力學基礎物理物理(工工)152010.107.在某一熱力學過程中，若系統(tǒng)吸

7、收熱量為Q、熱力學能增量為U、對外做功為W,則熱力學第一定律可表示為( )A.Q=U-W B.Q=U+WC.Q=U D.Q=W第四章第四章 熱力學基礎熱力學基礎物理物理(工工)162010.075.理想氣體經(jīng)歷了一個準靜態(tài)過程，溫度升高，同時氣體對外界做正功，則氣體( )A.熱力學能增加，從外界吸收熱量 B.熱力學能增加，向外界放出熱量C.熱力學能減少，從外界吸收熱量 D.熱力學能減少，向外界放出熱量第四章第四章 熱力學基礎熱力學基礎物理物理(工工)17 計算各等值過程的熱量、功和內(nèi)能的計算各等值過程的熱量、功和內(nèi)能的理論基礎理論基礎.RTpV（1）（理想氣體的（理想氣體的共性共性）21dVV

8、VpUQVpUQddd（2）解決過程中能解決過程中能量轉(zhuǎn)換的問題量轉(zhuǎn)換的問題第四章第四章 熱力學基礎熱力學基礎物理物理(工工)18)(TUU （3）（理想氣體的狀態(tài)函數(shù)）（理想氣體的狀態(tài)函數(shù)） （4） 各等值過程的特性各等值過程的特性 .第四章第四章 熱力學基礎熱力學基礎物理物理(工工)19一一 等體過程等體過程 摩爾摩爾定體熱容定體熱容0d0dWV由熱力學第一定律由熱力學第一定律UQVdd特性特性 常量常量V)(11TVp,)(22TVp,2p1pVpVo過程方程過程方程 常量常量1PT第四章第四章 熱力學基礎熱力學基礎物理物理(工工)20單位單位11KmolJ 摩爾摩爾定體熱容定體熱容:

9、理想氣體在等體理想氣體在等體過程中吸收熱量過程中吸收熱量 ，使溫度升高，使溫度升高 ，其，其摩爾摩爾定體熱容為定體熱容為:mol1VQdTdRiRTidTddTdUTQCVV2)2(11ddm,TCQVVd=dm,第四章第四章 熱力學基礎熱力學基礎物理物理(工工)21TCUQVVdddm,1212m)(UUTTCQVV,由熱力學第一定律由熱力學第一定律TQCVVdd=m,理想氣體理想氣體mol4.4 4.4 熱力學第一定律對理想氣體等值過程的應用熱力學第一定律對理想氣體等值過程的應用第四章第四章 熱力學基礎熱力學基礎物理物理(工工)222V),(11TVp),(22TVpp1VpVo12二二

10、等壓過程等壓過程 摩爾摩爾定壓熱容定壓熱容過程方程過程方程 常量常量1VT由熱力學第一定律由熱力學第一定律WUQpddd特性特性 常量常量p)(12VVpW 功功W第四章第四章 熱力學基礎熱力學基礎物理物理(工工)23 摩爾摩爾定壓熱容定壓熱容: 理想氣體在等壓理想氣體在等壓過程中吸收熱量過程中吸收熱量 ，溫度升高，溫度升高 ，其，其摩爾摩爾定壓定壓熱容為：熱容為：mol 1pQdTdTCQppd=dm,RidTpdVRidTpdVRTidTddTpdVdTdUdTpdVdUTQCpp22121)2(1111ddm,第四章第四章 熱力學基礎熱力學基礎物理物理(工工)24VpUTCQppdddd

11、m,TRVpddRCCVp+=mm,TCUVddm, 可得摩爾可得摩爾定壓定壓熱容和摩爾熱容和摩爾定體定體熱容的關系熱容的關系 摩爾熱容比摩爾熱容比 iiCCVp2mm,第四章第四章 熱力學基礎熱力學基礎物理物理(工工)25)(12VVpW)(12TTR)(12m12TTCUUV,)(12mTTCQpp,三個量：三個量：第四章第四章 熱力學基礎熱力學基礎物理物理(工工)262010.076.2mol氫氣(視為剛性分子理想氣體)經(jīng)歷一個等壓過程，溫度從T1變化到T2，氣體做功為( ) A.2R(T2-T1) B.3R(T2-T1)C.5R(T2-T1) D.6R(T2-T1)第四章第四章 熱力學

12、基礎熱力學基礎物理物理(工工)272010.0724.一定量的理想氣體經(jīng)歷一個等壓過程，溫度變化T，氣體吸熱Q=2.1x103J，做功W=0.6103J.若該氣體經(jīng)歷一個等體過程，溫度也變化T，則氣體在等體過程中吸收的熱量QV=_J. 第四章第四章 熱力學基礎熱力學基礎物理物理(工工)282011.04第四章第四章 熱力學基礎熱力學基礎物理物理(工工)29一一 等溫過程等溫過程由熱力學第一定律由熱力學第一定律0dU恒溫熱源恒溫熱源TVpWQTddd12)(11TVp,)(22TVp,1p2p1V2VpVoVd特征特征 常量常量T過程方程過程方程pV常量常量第四章第四章 熱力學基礎熱力學基礎物理

13、物理(工工)30VRTp21dVVTVpWQVVRTWQVVTd2112lnVVRT21lnppRT第四章第四章 熱力學基礎熱力學基礎物理物理(工工)31UU12)(11TVp,)(22TVp,1p2p1V2VpVo等溫等溫膨脹膨脹W12)(11TVp,)(22TVp,1p2p1V2VpVoW等溫等溫壓縮壓縮TQTQ W W第四章第四章 熱力學基礎熱力學基礎物理物理(工工)322010.074.將儲存于氣缸中的理想氣體等溫壓縮，使氣體的分子數(shù)密度增大為原來的4倍，則氣體的壓強將變?yōu)樵瓉淼? )A.1倍 B.2倍C.3倍 D.4倍第四章第四章 熱力學基礎熱力學基礎物理物理(工工)33第四章第四章

14、 熱力學基礎熱力學基礎物理物理(工工)34 例題例題4-2 一氣缸中儲有氮氣（視為剛性一氣缸中儲有氮氣（視為剛性分子理想氣體），質(zhì)量為分子理想氣體），質(zhì)量為1.25kg，在標準大，在標準大氣壓下緩慢地加熱，使溫度升高氣壓下緩慢地加熱，使溫度升高1k。求氣。求氣體膨脹時所做的功、氣體熱力學能的增量體膨脹時所做的功、氣體熱力學能的增量以及氣體所吸收的熱量。（活塞的質(zhì)量以以及氣體所吸收的熱量。（活塞的質(zhì)量以及它與氣缸壁的摩擦均不計）及它與氣缸壁的摩擦均不計）第四章第四章 熱力學基礎熱力學基礎物理物理(工工)35 例題例題4-3 溫度為溫度為25C、壓強為、壓強為1atm的的1mol剛性雙原子分子理想

15、氣體，經(jīng)等溫過剛性雙原子分子理想氣體，經(jīng)等溫過程體積膨脹至原來的程體積膨脹至原來的3倍。計算這個過程中倍。計算這個過程中氣體對外所做的功和所吸收的熱量。氣體對外所做的功和所吸收的熱量。第四章第四章 熱力學基礎熱力學基礎物理物理(工工)36 例題例題4-4 1mol剛性分子理想氣體經(jīng)歷如剛性分子理想氣體經(jīng)歷如圖所示過程，其中圖所示過程，其中12是等壓過程，是等壓過程，23是等體過程是等體過程， 31是等溫過程。試分別討是等溫過程。試分別討論這三個過程中，氣體論這三個過程中，氣體吸收的熱量、對外吸收的熱量、對外所做的功以及氣體熱力學能的增量是大于、所做的功以及氣體熱力學能的增量是大于、小于還是等于

16、零。小于還是等于零。第四章第四章 熱力學基礎熱力學基礎物理物理(工工)37)(111TVp,)(222TVp,121p2p1V2VpVo絕熱過程絕熱過程與外界無熱量交換的過程與外界無熱量交換的過程0dQ特征特征TCUVddm,VdUWdd由熱力學由熱力學第一定律第一定律0dUdW絕熱的汽缸壁和活塞絕熱的汽缸壁和活塞第四章第四章 熱力學基礎熱力學基礎物理物理(工工)38)(12mTTCV,TCVTTdm21,21dVVVpW)(21mTTCWV,UW由熱力學第一定律有由熱力學第一定律有)(111TVp,)(222TVp,121p2p1V2VpVoW第四章第四章 熱力學基礎熱力學基礎物理物理(工工

17、)39)(2211mmmVpVpCCCVpV,12211VpVpW若已知若已知 及及2211VpVp,)(2211m,RVpRVpCWVRTpV由由 可得可得第四章第四章 熱力學基礎熱力學基礎物理物理(工工)40 絕熱過程方程的推導絕熱過程方程的推導UWQdd0d,TCVpVddm,RTpVTCVVRTVddm,)(111TVp,)(222TVp,121p2p1V2VpVo0Q第四章第四章 熱力學基礎熱力學基礎物理物理(工工)41TTVVd11dTTRCVVVddm,分離變量得分離變量得絕絕 熱熱 方方 程程TV1pVTp1常量常量常量常量常量常量TV1常量常量第四章第四章 熱力學基礎熱力學基

18、礎物理物理(工工)42)(111TVp,)(222TVp,121p2p1V2VpVoW絕熱絕熱膨脹膨脹)(111TVp,)(222TVp,121p2p1V2VpVoW絕熱絕熱壓縮壓縮1E2E1E2E W W第四章第四章 熱力學基礎熱力學基礎物理物理(工工)43第四章第四章 熱力學基礎熱力學基礎物理物理(工工)44 例例1 設有設有 5 mol 的氫氣，最初溫度的氫氣，最初溫度 ，壓強壓強 ，求下列過程中把氫氣壓縮，求下列過程中把氫氣壓縮為原體積的為原體積的 1/10 需作的功需作的功: （1）等溫過程等溫過程（2）絕熱過程絕熱過程 （3）經(jīng)這兩過程后，氣體的經(jīng)這兩過程后，氣體的壓強各為多少？壓

19、強各為多少？Pa10013. 15C201T2T121p2p1V10122VVVpVo2p12TT 0QT 2常量常量第四章第四章 熱力學基礎熱力學基礎物理物理(工工)45 解解 （1）等溫過程等溫過程J 1080. 2ln41212VVRTW（2）氫氣為雙原子氣體氫氣為雙原子氣體由表查得由表查得 ，有，有41. 1K 753)(12112VVTT 已知：已知： 0500 1 . 0 Pa 10013. 1K 293 mol 5VVP T1T2T121p2p1V10122VVVpVo2p12TT 0QT 2常量常量第四章第四章 熱力學基礎熱力學基礎物理物理(工工)46)(12,12TTCWmV

20、11,KmolJ 44.20mVCJ1070. 4412W（3）對等溫過程對等溫過程Pa 1001.1)(62112VVpp對絕熱過程，對絕熱過程， 有有Pa 1055. 2)(62112VVpp1T2T121p2p1V10122VVVpVo2p12TT 0QT 2常量常量第四章第四章 熱力學基礎熱力學基礎物理物理(工工)47 例例4-5 一定量的氮氣（視為剛性分一定量的氮氣（視為剛性分子理想氣體），溫度為子理想氣體），溫度為300K300K，壓強為，壓強為1.0131.01310105 5PaPa，將它絕熱壓縮，使其體積變，將它絕熱壓縮，使其體積變?yōu)樵瓉眢w積的為原來體積的1/51/5，求絕熱

21、壓縮后的壓強和，求絕熱壓縮后的壓強和溫度。溫度。第四章第四章 熱力學基礎熱力學基礎物理物理(工工)48pVoW 系統(tǒng)經(jīng)過一系列變化狀態(tài)過程后，又系統(tǒng)經(jīng)過一系列變化狀態(tài)過程后，又回到原來的狀態(tài)的過程叫熱力學循環(huán)過程回到原來的狀態(tài)的過程叫熱力學循環(huán)過程 .由熱力學第一定律由熱力學第一定律WQ 0U特征特征一一 循環(huán)過程循環(huán)過程ABAVBVcd第四章第四章 熱力學基礎熱力學基礎物理物理(工工)49QQQW21凈功凈功總吸熱總吸熱1Q二二 熱機效率和致冷機的致冷系數(shù)熱機效率和致冷機的致冷系數(shù)熱機（熱機（正正循環(huán)）循環(huán)）0W致冷機（致冷機（逆逆循環(huán)）循環(huán)）0W凈吸熱凈吸熱Q總放熱總放熱（取絕對值）取絕對

22、值）2Q第四章第四章 熱力學基礎熱力學基礎物理物理(工工)50熱機熱機熱機效率熱機效率1212111QQQQQQW高溫熱源高溫熱源低溫熱源低溫熱源1Q2QWWpVoABAVBVcd第四章第四章 熱力學基礎熱力學基礎物理物理(工工)51W致冷機致冷系數(shù)致冷機致冷系數(shù)2122QQQWQe致冷致冷機機高溫熱源高溫熱源pVoABAVBVcd1Q2QW低溫熱源低溫熱源第四章第四章 熱力學基礎熱力學基礎物理物理(工工)52第四章第四章 熱力學基礎熱力學基礎物理物理(工工)53 例例 4-6 0.32kg0.32kg的氧氣（視為剛性分子理想氣的氧氣（視為剛性分子理想氣體）作如圖所示的體）作如圖所示的abcd

23、aabcda循環(huán)，循環(huán)，a ab b和和c cd d 為等為等溫過程，溫過程，b bc c和和d da a為等體過程，設為等體過程，設V V2 2=2V=2V1 1，T T1 1=300K=300K，T T2 2=200K=200K，求此循環(huán)效率求此循環(huán)效率.吸吸放放abdcpV1V2o第四章第四章 熱力學基礎熱力學基礎物理物理(工工)54 例例 2 汽油機可近似看成如圖循環(huán)過程汽油機可近似看成如圖循環(huán)過程( (Otto循環(huán)循環(huán)) )，其中，其中AB和和CD為絕熱過程，求為絕熱過程，求此循環(huán)效率此循環(huán)效率.解解BCADBCVADVBCDATTTTTTCTTCQQ1)()(11m,m,吸吸放放C

24、DBApV1V2o第四章第四章 熱力學基礎熱力學基礎物理物理(工工)55又又BC和和DA是絕熱過程：是絕熱過程：,121 VVTTAB121 VVTTDCDCABTTTT所以所以112111VVTTTTTTBABCADV吸吸放放CDBApV1V2o第四章第四章 熱力學基礎熱力學基礎物理物理(工工)562011.0430.如圖，2mol雙原子分子理想氣體，被活塞(質(zhì)量和厚度可忽略)封閉在容器的下半部，體積為容器體積的一半.活塞內(nèi)外均處于標準狀態(tài)，容器和活塞的散熱忽略不計.現(xiàn)將熱量緩慢地傳給氣體，使氣體逐漸膨脹.(1)試分析氣體膨脹到充滿整個容器前經(jīng)歷的是什么等值過程?(2)求氣體恰好充滿整個容器

25、時的溫度T1，以及在該膨脹過程中吸收的熱量Q1；(3)氣體恰好充滿整個容器后，若再緩慢地傳給氣體Q2=831J的熱量，氣體又將經(jīng)歷什么等值過程?求氣體末態(tài)的溫度T2.(標準狀態(tài)：P0=1.01105Pa，T0=273K，摩爾氣體常量R=8.31J(molK)第四章第四章 熱力學基礎熱力學基礎物理物理(工工)572010.1027.一定量單原子分子理想氣體初態(tài)壓強為p0，體積為V0.該氣體分別經(jīng)歷如圖所示的三個過程后，體積膨脹為2V0.求在這三個過程中氣體對外做的功. (1)等壓過程ab； (2)等溫過程ac； (3)絕熱過程ad.第四章第四章 熱力學基礎熱力學基礎物理物理(工工)58 可逆過程

26、可逆過程 : 在系統(tǒng)狀態(tài)變化過程中，如在系統(tǒng)狀態(tài)變化過程中，如果逆過程能重復正過程的每一狀態(tài)，而且果逆過程能重復正過程的每一狀態(tài)，而且不引起其它變化，這樣的過程叫做可逆過不引起其它變化，這樣的過程叫做可逆過程程 .可逆過程與不可逆過程可逆過程與不可逆過程準靜態(tài)無摩擦過程為可逆過程準靜態(tài)無摩擦過程為可逆過程第四章第四章 熱力學基礎熱力學基礎物理物理(工工)59 不可逆過程不可逆過程：在不引起其它變化的條件下，：在不引起其它變化的條件下，不能使逆過程重復正過程的每一狀態(tài)，或者雖不能使逆過程重復正過程的每一狀態(tài)，或者雖能重復但必然會引起其它變化，這樣的過程叫能重復但必然會引起其它變化，這樣的過程叫做

27、不可逆過程做不可逆過程.非非準靜態(tài)過程為不可逆過程準靜態(tài)過程為不可逆過程.第四章第四章 熱力學基礎熱力學基礎物理物理(工工)60 準靜態(tài)過程（無限緩慢的過程），且準靜態(tài)過程（無限緩慢的過程），且無摩擦力、粘滯力或其它耗散力作功，無無摩擦力、粘滯力或其它耗散力作功，無能量耗散的過程能量耗散的過程 . 可逆過程的條件可逆過程的條件第四章第四章 熱力學基礎熱力學基礎物理物理(工工)61 第二定律的提出第二定律的提出 1 功熱轉(zhuǎn)換的條件功熱轉(zhuǎn)換的條件，第一定律無法說第一定律無法說明明. 2 熱傳導的方向性、氣體自由膨脹的熱傳導的方向性、氣體自由膨脹的不可逆性問題，第一定律無法說明不可逆性問題，第一定律

28、無法說明.第四章第四章 熱力學基礎熱力學基礎物理物理(工工)62 1 開爾文說法開爾文說法 不可能制造出這樣一種不可能制造出這樣一種循環(huán)循環(huán)工作的熱工作的熱機，它只使機，它只使單一單一熱源冷卻來做功，而熱源冷卻來做功，而不不放放出熱量給其它物體，或者說出熱量給其它物體，或者說不不使使外界外界發(fā)生發(fā)生任何變化任何變化 . 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 第四章第四章 熱力學基礎熱力學基礎物理物理(工工)63 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，但它是非循環(huán)過程，但它是非循環(huán)過程.12),(11T

29、Vp),(22TVp1p2p1V2VpVoWUTQ W第四章第四章 熱力學基礎熱力學基礎物理物理(工工)64 永永 動動 機機 的的 設設 想想 圖圖第四章第四章 熱力學基礎熱力學基礎物理物理(工工)65 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傳到高溫物體而高溫物體而不不引起引起外界的變化外界的變化 .第四章第四章 熱力學基礎熱力學基礎物理物理(工工)66 雖然卡諾致冷機能把熱量從低溫物體移至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)生變化高溫物體，但需外界作功且使環(huán)境發(fā)生變化 .高溫熱源高溫熱源1T低溫熱源低溫熱源2T

30、卡諾致冷機卡諾致冷機1Q2QWVop2TW1TABCD21TT 2Q1Q第四章第四章 熱力學基礎熱力學基礎物理物理(工工)67注注 意意 1 熱力學第二定律是大量實驗和經(jīng)驗熱力學第二定律是大量實驗和經(jīng)驗的總結的總結. 3 熱力學第二定律可有多種說法，每熱力學第二定律可有多種說法，每種說法都反映了自然界過程進行的方向性種說法都反映了自然界過程進行的方向性 . 2 熱力學第二定律開爾文說法與克勞熱力學第二定律開爾文說法與克勞修斯說法具有等效性修斯說法具有等效性 .第四章第四章 熱力學基礎熱力學基礎物理物理(工工)68無序無序有序有序熱功轉(zhuǎn)換熱功轉(zhuǎn)換完全完全功功不不完全完全熱熱 熱力學第熱力學第二二

31、定律的定律的實質(zhì)實質(zhì)：自然界一自然界一切與熱現(xiàn)象有關的實際宏觀過程都是不可切與熱現(xiàn)象有關的實際宏觀過程都是不可逆的逆的 .一一 無序無序第四章第四章 熱力學基礎熱力學基礎物理物理(工工)69非非自發(fā)傳熱自發(fā)傳熱自發(fā)傳熱自發(fā)傳熱高溫物體高溫物體低溫物體低溫物體熱傳導熱傳導非均勻、非平衡非均勻、非平衡均勻、平衡均勻、平衡擴散過程擴散過程VVV自發(fā)自發(fā)外力壓縮外力壓縮第四章第四章 熱力學基礎熱力學基礎物理物理(工工)70 不可逆過程的本質(zhì)不可逆過程的本質(zhì) 系統(tǒng)從熱力學概率小的狀態(tài)向熱力學系統(tǒng)從熱力學概率小的狀態(tài)向熱力學概率大的狀態(tài)進行的過程概率大的狀態(tài)進行的過程 . 一切自發(fā)過程的普遍規(guī)律一切自發(fā)過

32、程的普遍規(guī)律 概概率小的狀態(tài)率小的狀態(tài)概概率大的狀態(tài)率大的狀態(tài)二二 無序度和微觀狀態(tài)數(shù)無序度和微觀狀態(tài)數(shù)第四章第四章 熱力學基礎熱力學基礎物理物理(工工)71 討論討論 個粒子在空間的分布問題個粒子在空間的分布問題N 可分辨的粒子集中在可分辨的粒子集中在左左空間的概率空間的概率21=1=WN,41=2=WN,第四章第四章 熱力學基礎熱力學基礎物理物理(工工)72粒子集中在粒子集中在左左空間的空間的概概率率421161W粒子粒子均勻均勻分布的概率分布的概率83166W可分辨粒子總數(shù)可分辨粒子總數(shù) N = 4 各種分布的狀態(tài)總數(shù)各種分布的狀態(tài)總數(shù) 16iin11n42n63n43n第第 種分布的可能狀態(tài)數(shù)種分布的可能狀態(tài)數(shù)ini15n第四章第四章 熱力學基礎熱力學基礎物理物理(工工)73 N 1 2 4 N W42212121N210（左）（左）W 熱力學熱力學概概率（微觀狀態(tài)數(shù)）、率（微觀狀態(tài)數(shù)）、 無序度、混亂度無序度、混亂度.第四章第四章