[理學(xué)]5 第8章 熱力學(xué)ppt課件

1、鍋爐鍋爐氣缸氣缸冷凝器冷凝器水泵水泵 整個(gè)熱力學(xué)的發(fā)展過(guò)程也是熱機(jī)發(fā)展的歷史。整個(gè)熱力學(xué)的發(fā)展過(guò)程也是熱機(jī)發(fā)展的歷史。第第4 4節(jié)節(jié) 循環(huán)過(guò)程循環(huán)過(guò)程 卡諾循環(huán)卡諾循環(huán)一一,循環(huán)過(guò)程循環(huán)過(guò)程 蒸氣機(jī)的過(guò)程：蒸氣機(jī)的過(guò)程：內(nèi)能的一部?jī)?nèi)能的一部分轉(zhuǎn)變成功分轉(zhuǎn)變成功 整個(gè)熱力學(xué)的發(fā)展過(guò)程也是熱機(jī)發(fā)展的歷史。整個(gè)熱力學(xué)的發(fā)展過(guò)程也是熱機(jī)發(fā)展的歷史。第第4 4節(jié)節(jié) 循環(huán)過(guò)程循環(huán)過(guò)程 卡諾循環(huán)卡諾循環(huán)一一,循環(huán)過(guò)程循環(huán)過(guò)程 蒸氣機(jī)的過(guò)程：蒸氣機(jī)的過(guò)程：水加熱水加熱成蒸汽成蒸汽高溫蒸汽高溫蒸汽推動(dòng)活塞推動(dòng)活塞低溫蒸汽低溫蒸汽冷卻成水冷卻成水水泵回鍋爐水泵回鍋爐循環(huán)循環(huán) 工作物質(zhì)：水；工作物質(zhì)：水； 物理實(shí)質(zhì)

2、：水在高、低溫?zé)嵩粗g循環(huán)，使熱的一部分變成功。物理實(shí)質(zhì)：水在高、低溫?zé)嵩粗g循環(huán)，使熱的一部分變成功。高溫?zé)嵩锤邷責(zé)嵩吹蜏責(zé)嵩吹蜏責(zé)嵩磧?nèi)能的一部?jī)?nèi)能的一部分轉(zhuǎn)變成功分轉(zhuǎn)變成功 整個(gè)熱力學(xué)的發(fā)展過(guò)程也是熱機(jī)發(fā)展的歷史。整個(gè)熱力學(xué)的發(fā)展過(guò)程也是熱機(jī)發(fā)展的歷史。第第4 4節(jié)節(jié) 循環(huán)過(guò)程循環(huán)過(guò)程 卡諾循環(huán)卡諾循環(huán) 蒸氣機(jī)的過(guò)程：蒸氣機(jī)的過(guò)程：水加熱水加熱成蒸汽成蒸汽高溫蒸汽高溫蒸汽推動(dòng)活塞推動(dòng)活塞低溫蒸汽低溫蒸汽冷卻成水冷卻成水水泵回鍋爐水泵回鍋爐循環(huán)循環(huán)高溫?zé)嵩锤邷責(zé)嵩吹蜏責(zé)嵩吹蜏責(zé)嵩?p V o 正循環(huán)；正循環(huán)； 逆循環(huán)。逆循環(huán)。一一,循環(huán)過(guò)程循環(huán)過(guò)程內(nèi)能的一部?jī)?nèi)能的一部分轉(zhuǎn)變成功分轉(zhuǎn)變成功 整

3、個(gè)熱力學(xué)的發(fā)展過(guò)程也是熱機(jī)發(fā)展的歷史。整個(gè)熱力學(xué)的發(fā)展過(guò)程也是熱機(jī)發(fā)展的歷史。第第4 4節(jié)節(jié) 循環(huán)過(guò)程循環(huán)過(guò)程 卡諾循環(huán)卡諾循環(huán) 蒸氣機(jī)的過(guò)程：蒸氣機(jī)的過(guò)程：水加熱水加熱成蒸汽成蒸汽高溫蒸汽高溫蒸汽推動(dòng)活塞推動(dòng)活塞低溫蒸汽低溫蒸汽冷卻成水冷卻成水水泵回鍋爐水泵回鍋爐循環(huán)循環(huán) 循環(huán)做的功循環(huán)做的功高溫?zé)嵩锤邷責(zé)嵩吹蜏責(zé)嵩吹蜏責(zé)嵩?p V o2V2 p21V1 p1 正循環(huán)；正循環(huán)； 逆循環(huán)。逆循環(huán)。Q1A一一,循環(huán)過(guò)程循環(huán)過(guò)程面積：面積：Q2,111AEQ ,222AEQ 2121AAQQ ,A 循環(huán)到起始狀態(tài)：循環(huán)到起始狀態(tài)：D DE= D DE1 D DE2 =0內(nèi)能的一部?jī)?nèi)能的一部分轉(zhuǎn)變成

4、功分轉(zhuǎn)變成功 整個(gè)熱力學(xué)的發(fā)展過(guò)程也是熱機(jī)發(fā)展的歷史。整個(gè)熱力學(xué)的發(fā)展過(guò)程也是熱機(jī)發(fā)展的歷史。第第4 4節(jié)節(jié) 循環(huán)過(guò)程循環(huán)過(guò)程 卡諾循環(huán)卡諾循環(huán) 蒸氣機(jī)的過(guò)程：蒸氣機(jī)的過(guò)程：水加熱水加熱成蒸汽成蒸汽高溫蒸汽高溫蒸汽推動(dòng)活塞推動(dòng)活塞低溫蒸汽低溫蒸汽冷卻成水冷卻成水水泵回鍋爐水泵回鍋爐循環(huán)循環(huán) 循環(huán)做的功循環(huán)做的功高溫?zé)嵩锤邷責(zé)嵩吹蜏責(zé)嵩吹蜏責(zé)嵩?p V o2V2 p21V1 p1 正循環(huán)；正循環(huán)； 逆循環(huán)。逆循環(huán)。Q1A一一,循環(huán)過(guò)程循環(huán)過(guò)程。21QQ 面積：面積：Q2在循環(huán)過(guò)程中，應(yīng)用熱力學(xué)第一定律時(shí)無(wú)需計(jì)算內(nèi)能在循環(huán)過(guò)程中，應(yīng)用熱力學(xué)第一定律時(shí)無(wú)需計(jì)算內(nèi)能 整個(gè)熱力學(xué)的發(fā)展過(guò)程也是熱機(jī)發(fā)展的

5、歷史。整個(gè)熱力學(xué)的發(fā)展過(guò)程也是熱機(jī)發(fā)展的歷史。第第4 4節(jié)節(jié) 循環(huán)過(guò)程循環(huán)過(guò)程 卡諾循環(huán)卡諾循環(huán) p V o2V2 p21V1 p1正循環(huán)效率：正循環(huán)效率：1QA 一一,循環(huán)過(guò)程循環(huán)過(guò)程。121QQQ 正循環(huán)：對(duì)外做功為正循環(huán)：對(duì)外做功為逆循環(huán)：外界做功為逆循環(huán)：外界做功為逆循環(huán)制冷系數(shù)：逆循環(huán)制冷系數(shù)：AQ2 。212QQQ 1Q2Q1Q2QAA【例題例題 8-5】 1000mol空氣，空氣，Cp,m=29.2J/Kmol，開始為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)，開始為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)A，pA=1.01105Pa,TA=273K,VA=22.4m3，等壓膨脹至狀態(tài)，等壓膨脹至狀態(tài)B，其容積，其容積為原來(lái)的為原來(lái)的2倍，然后

6、作下圖所示的等容、等溫過(guò)程回到態(tài)倍，然后作下圖所示的等容、等溫過(guò)程回到態(tài)A，完成一，完成一次循環(huán)。求循環(huán)效率。次循環(huán)。求循環(huán)效率?！窘饨狻緼AAAAABAAB)2()(VpVVpVVpA , J1026. 2J4 .221001. 165 ),(ABm,1TTCQp ,ABABTTVV ,K546K2732AABB TVVTJ)273546(2 .291000)(ABm,1 TTCQp 。J1097. 76 (1)等壓膨脹過(guò)程等壓膨脹過(guò)程 1QpVABC【解解】J)273546()31. 82 .29(1000 。J1073. 56 1Q, J1097. 76 (2)等容降溫過(guò)程等容降溫過(guò)程

7、)()(CBm,ABm,CB2TTRCTTCEEQpV 。006617 . 8087. 01097. 71069. 0 QA (3)等溫壓縮過(guò)程等溫壓縮過(guò)程 【例題例題 8-5】 1000mol空氣，空氣，Cp,m=29.2J/Kmol，開始為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)，開始為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)A，pA=1.01105Pa,TA=273K,VA=22.4m3，等壓膨脹至狀態(tài)，等壓膨脹至狀態(tài)B，其容積，其容積為原來(lái)的為原來(lái)的2倍，然后作倍，然后作下下圖所示的等容、等溫過(guò)程回到原態(tài)圖所示的等容、等溫過(guò)程回到原態(tài)A，完成，完成一次循環(huán)。求循環(huán)效率。一次循環(huán)。求循環(huán)效率。(1)等壓膨脹過(guò)程等壓膨脹過(guò)程 ，J1057. 121ln

8、27331. 810006 J, J1069. 0)1057. 11026. 2(666CAAB JAAA。吸吸J1097. 761 QQBAACAACA3lnlnVVRTVVRTAQ (4)循環(huán)效率循環(huán)效率 1QpVABC3Q2QK546B T, J1026. 26AB A【例例】雙原子理想氣體的始態(tài)壓強(qiáng)為雙原子理想氣體的始態(tài)壓強(qiáng)為1.0105pa，體積為，體積為1.0 10-3 m3。先等壓加熱，使體積增大一倍，再等體放熱，使壓強(qiáng)降為。先等壓加熱，使體積增大一倍，再等體放熱，使壓強(qiáng)降為0.7 105pa，最后絕熱膨脹到初始溫度，求：畫出過(guò)程曲線；系統(tǒng)，最后絕熱膨脹到初始溫度，求：畫出過(guò)程曲

9、線；系統(tǒng)熱力學(xué)能的增量；系統(tǒng)對(duì)外界所做的功。熱力學(xué)能的增量；系統(tǒng)對(duì)外界所做的功。bc, 2, 3adpVO; 0 E【解解】cdbcabQQQQA cbm,bam,TCTCVp )(25)(27bcabTTRTTR 。J200 )(25)(27bbbcaabbVpVpVpVp , 1如圖所示：如圖所示： 為提高熱機(jī)效率，卡諾提出一個(gè)理想熱機(jī)的循環(huán)。為提高熱機(jī)效率，卡諾提出一個(gè)理想熱機(jī)的循環(huán)。第第4 4節(jié)節(jié) 循環(huán)過(guò)程循環(huán)過(guò)程 卡諾循環(huán)卡諾循環(huán) p V o 1(p1, V1)12：1211lnVVRTQ 二二,卡諾循環(huán)卡諾循環(huán)121QQQ 2(p2, V2) 3(p3, V3) 4(p4, V4)

10、 Q1 Q2與高溫?zé)嵩唇佑|，等溫膨脹過(guò)程與高溫?zé)嵩唇佑|，等溫膨脹過(guò)程23：氣缸置于絕熱墊上，絕熱膨脹過(guò)程氣缸置于絕熱墊上，絕熱膨脹過(guò)程34：與低溫?zé)嵩唇佑|，等溫過(guò)程與低溫?zé)嵩唇佑|，等溫過(guò)程4322lnVVRTQ 41：氣缸置于絕熱墊上，絕熱壓縮過(guò)程氣缸置于絕熱墊上，絕熱壓縮過(guò)程循環(huán)效率循環(huán)效率：)/ln()/ln()/ln(121432121VVRTVVRTVVRT )/ln()/ln()/ln(121432121VVTVVTVVT 111144133122, VTVTVTVT111142132121, VTVTVTVT211114121321,TTVVVVTT 11141213 VVVV12

11、43VVVV 121TTT 121TT 第第4 4節(jié)節(jié) 循環(huán)過(guò)程循環(huán)過(guò)程 卡諾循環(huán)卡諾循環(huán) p V o 1(p1, V1)121QQQ 2(p2, V2) 3(p3, V3) 4(p4, V4)121TT 121TT 二二,卡諾循環(huán)卡諾循環(huán)第第4 4節(jié)節(jié) 循環(huán)過(guò)程循環(huán)過(guò)程 卡諾循環(huán)卡諾循環(huán)121TT 【意義意義】1，要提高要提高 ，提高，提高T1，降低，降低T2。2，卡諾循環(huán)需，卡諾循環(huán)需2個(gè)熱源，即不能從單一熱源吸取熱量做功。個(gè)熱源，即不能從單一熱源吸取熱量做功。3，T20 1。即，熱不能全部轉(zhuǎn)成功。即，熱不能全部轉(zhuǎn)成功。但是但是功可以全部轉(zhuǎn)成熱功可以全部轉(zhuǎn)成熱二二,卡諾循環(huán)卡諾循環(huán)【解解】

12、【例題例題 8-6】有可能利用表、深層海水溫差制成熱機(jī)。已知熱帶水域有可能利用表、深層海水溫差制成熱機(jī)。已知熱帶水域表層水溫約為表層水溫約為25，300m深處水溫約為深處水溫約為5。問(wèn)：。問(wèn)：(1)在這在這2熱源間工作的卡諾熱機(jī)效率？熱源間工作的卡諾熱機(jī)效率？(2)如某電站在此最大效率下工作，獲得效率如某電站在此最大效率下工作，獲得效率1MW，則它以什么速率，則它以什么速率排放廢熱？排放廢熱？(3)此電站獲得的機(jī)械功來(lái)自此電站獲得的機(jī)械功來(lái)自水水從從25的冷卻到的冷卻到5所放出的熱量，問(wèn)所放出的熱量，問(wèn)此電站將以什么速率取用此電站將以什么速率取用25的表層水？的表層水？(1)121TT ,11

13、2QQ ;)1(12QQ ,1QA ,1 AQ ，AQ 12(2)tAtQdd1dd2 ，21QAQ (3)(3)，tQtAtQdddddd21 。J/s1015)1014101(dd6661 tQ。14MWMW17 . 67 . 610000 。007 . 62527352731 第第5節(jié)節(jié) 熱力學(xué)第二定律熱力學(xué)第二定律 一一. . 可逆過(guò)程與不可逆過(guò)程可逆過(guò)程與不可逆過(guò)程 大自然中有很多過(guò)程：大自然中有很多過(guò)程： 功變熱功變熱 冬天我們搓手取暖；冬天我們搓手取暖； 焦耳實(shí)驗(yàn)中的攪拌焦耳實(shí)驗(yàn)中的攪拌器攪動(dòng)水使水溫升高；器攪動(dòng)水使水溫升高； 輸運(yùn)過(guò)程輸運(yùn)過(guò)程 擴(kuò)散擴(kuò)散 水浸濕紙張；水浸濕紙張；

14、 氣味在空氣中擴(kuò)散；氣味在空氣中擴(kuò)散； 謠言的擴(kuò)散謠言的擴(kuò)散(?)； 熱傳導(dǎo)熱傳導(dǎo) 水杯中的開水冷卻；水杯中的開水冷卻； 身體溫度降低；身體溫度降低； 物質(zhì)混合物質(zhì)混合 酒精與水混合；酒精與水混合； 氧氣與氮?dú)饣旌?；氧氣與氮?dú)饣旌希?揮發(fā)揮發(fā) 涼曬衣服；涼曬衣服； 樟腦氣味的揮發(fā)；樟腦氣味的揮發(fā)； 滲透滲透 水滲透到土壤；水滲透到土壤； 氣體滲透到水；氣體滲透到水； 溶解溶解 糖、食鹽溶解于水；糖、食鹽溶解于水； 硫酸溶解于水；硫酸溶解于水； 化學(xué)反應(yīng)化學(xué)反應(yīng) 氧氣與氫氣的化合；氧氣與氫氣的化合； 鈉與水反應(yīng)生產(chǎn)氫氧鈉與水反應(yīng)生產(chǎn)氫氧化鈉和氫氣；化鈉和氫氣； 都有一個(gè)特點(diǎn)：都有一個(gè)特點(diǎn)： 這些

15、過(guò)程不能自動(dòng)地逆方向進(jìn)行這些過(guò)程不能自動(dòng)地逆方向進(jìn)行。 1第5節(jié) 熱力學(xué)第二定律 為此，人們定義了可逆過(guò)程和不可逆過(guò)程：為此，人們定義了可逆過(guò)程和不可逆過(guò)程：初態(tài)初態(tài)poV可逆過(guò)程：可逆過(guò)程： 如果無(wú)需借助外界作用就能沿著同一個(gè)過(guò)程的路如果無(wú)需借助外界作用就能沿著同一個(gè)過(guò)程的路 線線回到系統(tǒng)的出發(fā)點(diǎn)，則說(shuō)系統(tǒng)經(jīng)歷了一個(gè)回到系統(tǒng)的出發(fā)點(diǎn)，則說(shuō)系統(tǒng)經(jīng)歷了一個(gè)可逆過(guò)程?？赡孢^(guò)程。 不可逆過(guò)程：不可逆過(guò)程： 否則，系統(tǒng)經(jīng)歷的就是不可逆過(guò)程。否則，系統(tǒng)經(jīng)歷的就是不可逆過(guò)程。 一一. . 可逆過(guò)程與不可逆過(guò)程可逆過(guò)程與不可逆過(guò)程 第第5節(jié)節(jié) 熱力學(xué)第二定律熱力學(xué)第二定律 一一. . 可逆過(guò)程與不可逆過(guò)程可

16、逆過(guò)程與不可逆過(guò)程 大自然中有很多過(guò)程：大自然中有很多過(guò)程： 功變熱功變熱 冬天我們搓手取暖；冬天我們搓手取暖； 焦耳實(shí)驗(yàn)中的攪拌焦耳實(shí)驗(yàn)中的攪拌器攪動(dòng)水使水溫升高；器攪動(dòng)水使水溫升高； 輸運(yùn)過(guò)程輸運(yùn)過(guò)程 擴(kuò)散擴(kuò)散 水浸濕紙張；水浸濕紙張； 氣味在空氣中擴(kuò)散；氣味在空氣中擴(kuò)散； 謠言的擴(kuò)散謠言的擴(kuò)散(?)； 熱傳導(dǎo)熱傳導(dǎo) 水杯中的開水冷卻；水杯中的開水冷卻； 身體溫度降低；身體溫度降低； 物質(zhì)混合物質(zhì)混合 酒精與水混合；酒精與水混合； 氧氣與氮?dú)饣旌?；氧氣與氮?dú)饣旌希?揮發(fā)揮發(fā) 涼曬衣服；涼曬衣服； 樟腦氣味的揮發(fā)；樟腦氣味的揮發(fā)； 滲透滲透 水滲透到土壤；水滲透到土壤； 氣體滲透到水；氣體滲

17、透到水； 溶解溶解 糖、食鹽溶解于水；糖、食鹽溶解于水； 硫酸溶解于水；硫酸溶解于水； 化學(xué)反應(yīng)化學(xué)反應(yīng) 氧氣與氫氣的化合；氧氣與氫氣的化合； 鈉與水反應(yīng)生產(chǎn)氫氧鈉與水反應(yīng)生產(chǎn)氫氧化鈉和氫氣；化鈉和氫氣； 1都是不可逆過(guò)程 第5節(jié) 熱力學(xué)第二定律 二，熱力學(xué)第二定律二，熱力學(xué)第二定律 開爾文勛爵最先提出一個(gè)說(shuō)法：開爾文勛爵最先提出一個(gè)說(shuō)法：“我們不能從物質(zhì)的任何我們不能從物質(zhì)的任何部分，用冷卻到低于其四周物體最冷溫度的方法，借助非生物部分，用冷卻到低于其四周物體最冷溫度的方法，借助非生物的媒質(zhì)來(lái)產(chǎn)生機(jī)械效應(yīng)的媒質(zhì)來(lái)產(chǎn)生機(jī)械效應(yīng)”。 原名原名W.湯姆孫，湯姆孫，1892年晉升為開爾年晉升為開爾文

18、勛爵文勛爵第5節(jié) 熱力學(xué)第二定律 開爾文勛爵最先提出一個(gè)說(shuō)法：開爾文勛爵最先提出一個(gè)說(shuō)法：“我們不能從物質(zhì)的任何我們不能從物質(zhì)的任何部分，用冷卻到低于其四周物體最冷溫度的方法，借助非生物部分，用冷卻到低于其四周物體最冷溫度的方法，借助非生物的媒質(zhì)來(lái)產(chǎn)生機(jī)械效應(yīng)的媒質(zhì)來(lái)產(chǎn)生機(jī)械效應(yīng)”。 這個(gè)說(shuō)法被叫做熱力學(xué)第二定律的開爾文表述：這個(gè)說(shuō)法被叫做熱力學(xué)第二定律的開爾文表述： 后來(lái)，克勞修斯又提出了另一個(gè)后來(lái)，克勞修斯又提出了另一個(gè)表述表述： 不可能從單一熱源吸取熱量使其全部變成功而不不可能從單一熱源吸取熱量使其全部變成功而不引起外界的變化。引起外界的變化。 不可能讓熱量從低溫?zé)嵩磦鞯礁邷責(zé)嵩炊灰?/p>

19、不可能讓熱量從低溫?zé)嵩磦鞯礁邷責(zé)嵩炊灰鹜饨绲淖兓Ｍ饨绲淖兓?。二，熱力學(xué)第二定律二，熱力學(xué)第二定律 第5節(jié) 熱力學(xué)第二定律 不可能從單一熱源吸取熱量使其全部變成功而不不可能從單一熱源吸取熱量使其全部變成功而不引起外界的變化。引起外界的變化。 不可能讓熱量從低溫?zé)嵩磦鞯礁邷責(zé)嵩炊灰鸩豢赡茏専崃繌牡蜏責(zé)嵩磦鞯礁邷責(zé)嵩炊灰鹜饨绲淖兓?。外界的變化。等價(jià)等價(jià)等價(jià)等價(jià)二，熱力學(xué)第二定律二，熱力學(xué)第二定律 第5節(jié) 熱力學(xué)第二定律 不可能從單一熱源吸取熱量使其全部變成功而不不可能從單一熱源吸取熱量使其全部變成功而不引起外界的變化。引起外界的變化。 不可能讓熱量從低溫?zé)嵩磦鞯礁邷責(zé)嵩炊灰鸩豢赡茏?/p>

20、熱量從低溫?zé)嵩磦鞯礁邷責(zé)嵩炊灰鹜饨绲淖兓?。外界的變化。一切熱力學(xué)過(guò)程都是不可逆的 。二，熱力學(xué)第二定律二，熱力學(xué)第二定律 一切熱力學(xué)過(guò)程都有方向。第5節(jié) 熱力學(xué)第二定律 二，熱力學(xué)第二定律二，熱力學(xué)第二定律 一切熱力學(xué)過(guò)程都是不可逆的 。一切熱力學(xué)過(guò)程都有方向。第5節(jié) 熱力學(xué)第二定律 上面的熱力學(xué)第上面的熱力學(xué)第二定律是用文字二定律是用文字表達(dá)的，能不能表達(dá)的，能不能用數(shù)學(xué)公式表示用數(shù)學(xué)公式表示呢？呢？ 二，熱力學(xué)第二定律二，熱力學(xué)第二定律 一切熱力學(xué)過(guò)程都是不可逆的 。第第6節(jié)節(jié) 熵熵 一，卡諾定理一，卡諾定理 下面我們先引入一個(gè)物理量下面我們先引入一個(gè)物理量熵，并用熵表達(dá)熱力學(xué)熵，并用

21、熵表達(dá)熱力學(xué)第二定律。第二定律。 定理定理1 工作在相同的高、低溫?zé)嵩粗g的一切可逆熱機(jī)工作在相同的高、低溫?zé)嵩粗g的一切可逆熱機(jī) 的效率相等，而與熱機(jī)工作物質(zhì)無(wú)關(guān)。即的效率相等，而與熱機(jī)工作物質(zhì)無(wú)關(guān)。即 121TT 可逆 定理定理2 在相同的高、低溫?zé)嵩粗g工作的一切不可逆熱在相同的高、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。即機(jī)的效率不可能大于可逆熱機(jī)的效率。即121TT 不可逆 第第6節(jié)節(jié) 熵熵 下面我們先引入一個(gè)物理量下面我們先引入一個(gè)物理量熵，并用熵表達(dá)熱力學(xué)熵，并用熵表達(dá)熱力學(xué)第二定律。第二定律。 定理定理1 工作在相同的高、低溫?zé)嵩粗g的一切可逆熱機(jī)工作

22、在相同的高、低溫?zé)嵩粗g的一切可逆熱機(jī) 的效率相等，而與熱機(jī)工作物質(zhì)無(wú)關(guān)。即的效率相等，而與熱機(jī)工作物質(zhì)無(wú)關(guān)。即 121TT 可逆 定理定理2 在相同的高、低溫?zé)嵩粗g工作的一切不可逆熱在相同的高、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。即機(jī)的效率不可能大于可逆熱機(jī)的效率。即121TT 不可逆 這兩個(gè)定理都可以通過(guò)熱力學(xué)第這兩個(gè)定理都可以通過(guò)熱力學(xué)第二定律證明出來(lái)，也就是說(shuō)，可二定律證明出來(lái)，也就是說(shuō)，可以作為熱力學(xué)第二定律的推論。以作為熱力學(xué)第二定律的推論。 121TT 一，卡諾定理一，卡諾定理 第第6節(jié)節(jié) 熵熵 二，熵的定義二，熵的定義前面我們從前面我們從可逆可逆

23、卡諾循環(huán)得到公式卡諾循環(huán)得到公式 ,TTQQ121211 ,TTQQ1212 恢復(fù)吸熱、放熱的正、負(fù)號(hào)，就有恢復(fù)吸熱、放熱的正、負(fù)號(hào)，就有 ,TQTQ02211 。0 iiTQ這個(gè)公式可以推廣到任意可逆的非卡諾循環(huán)中去這個(gè)公式可以推廣到任意可逆的非卡諾循環(huán)中去 poVyox第第6節(jié)節(jié) 熵熵 二，熵的定義二，熵的定義,TTQQ121211 ,TTQQ1212 恢復(fù)吸熱、放熱的正、負(fù)號(hào)，就有恢復(fù)吸熱、放熱的正、負(fù)號(hào)，就有 ,TQTQ02211 。0 iiTQ這個(gè)公式可以推廣到任意這個(gè)公式可以推廣到任意可逆的可逆的非卡諾循環(huán)中去非卡諾循環(huán)中去 poV, 01 NiiiTQ0 CTQd無(wú)限細(xì)分，無(wú)限細(xì)

24、分， 前面我們從前面我們從可逆可逆卡諾循環(huán)得到公式卡諾循環(huán)得到公式 第第6節(jié)節(jié) 熵熵 【討論討論】 這個(gè)公式告訴我們：這個(gè)公式告訴我們： dQ/T是一個(gè)與過(guò)程無(wú)關(guān)而只與狀態(tài)是一個(gè)與過(guò)程無(wú)關(guān)而只與狀態(tài)有關(guān)的量。有關(guān)的量。,ddTQS 0 CTQd 一個(gè)與過(guò)程有關(guān)的量一個(gè)與過(guò)程有關(guān)的量dQ除以除以T以后怎么會(huì)變成了一個(gè)與以后怎么會(huì)變成了一個(gè)與過(guò)程無(wú)關(guān)的量呢過(guò)程無(wú)關(guān)的量呢? 這只能說(shuō)明一點(diǎn)：這只能說(shuō)明一點(diǎn)：存在另一個(gè)物理量存在另一個(gè)物理量，這個(gè)新的物理量這個(gè)新的物理量與過(guò)程無(wú)關(guān)而只與狀態(tài)有關(guān)。與過(guò)程無(wú)關(guān)而只與狀態(tài)有關(guān)。我們把這個(gè)新物理量叫我們把這個(gè)新物理量叫熵熵(entropy)，記作，記作S，即，

25、即 二，熵的定義二，熵的定義TQSSLd12 TQSdd 單位：?jiǎn)挝唬篔/K。 第第6節(jié)節(jié) 熵熵 那么，那么，dQ/T(熱溫比熱溫比)與與S是什么關(guān)系呢？是什么關(guān)系呢？ 熱溫比只是一個(gè)熱溫比只是一個(gè)引路人引路人、引路者引路者。當(dāng)過(guò)程為一個(gè)當(dāng)過(guò)程為一個(gè)不可逆不可逆過(guò)程時(shí)，過(guò)程時(shí)，TQSLLdd 二，熵的定義二，熵的定義TQSdd 【說(shuō)明說(shuō)明】當(dāng)過(guò)程為一個(gè)當(dāng)過(guò)程為一個(gè)可逆可逆過(guò)程時(shí)，過(guò)程時(shí)， TQSLLdd 第第6節(jié)節(jié) 熵熵 【說(shuō)明說(shuō)明】 盡管我們通過(guò)盡管我們通過(guò)dQ/T引入熵，但熵的存在不依賴引入熵，但熵的存在不依賴dQ/T的存在而存在。的存在而存在。 熵是一個(gè)狀態(tài)函數(shù)或態(tài)函數(shù)，與系統(tǒng)所經(jīng)歷的熵

26、是一個(gè)狀態(tài)函數(shù)或態(tài)函數(shù)，與系統(tǒng)所經(jīng)歷的過(guò)程無(wú)關(guān)。過(guò)程無(wú)關(guān)。poV),(111TVp),(222TVp二，熵的定義二，熵的定義TQSdd 第第6節(jié)節(jié) 熵熵 有了熵這個(gè)量，就可以用數(shù)學(xué)公式表述熱力學(xué)第二定律。有了熵這個(gè)量，就可以用數(shù)學(xué)公式表述熱力學(xué)第二定律。 卡諾定理說(shuō)，卡諾定理說(shuō)，可逆可逆卡諾熱機(jī)卡諾熱機(jī)(循環(huán)循環(huán))效率最高，即效率最高，即 ,TTQQ121211 ,TTQQ1212 ,TQTQ2211 ,TQTQ02211 。0 iiTQ進(jìn)一步，對(duì)任意進(jìn)一步，對(duì)任意不可逆不可逆循環(huán)，循環(huán)， , 0d CTQ,ddTQS 不不可可逆逆可可逆逆于是，于是， 二，熵的定義二，熵的定義 p V o可逆

27、可逆不可逆不可逆, 0dd TQTQ可逆可逆不可逆不可逆, 0dd TQTQ可逆可逆不可逆不可逆,d12TQSS 不不可可逆逆TQSSd12 不不可可逆逆一切熱力學(xué)過(guò)程都不可逆熱力學(xué)第二定律熱力學(xué)第二定律第第6節(jié)節(jié) 熵熵 TQSSCd12 【說(shuō)明說(shuō)明】2，在確定的初態(tài)和確定的末態(tài)之間，在確定的初態(tài)和確定的末態(tài)之間，過(guò)程不同，熱溫比卻不同。過(guò)程不同，熱溫比卻不同。 1，在確定的初態(tài)和確定的末態(tài)之間，在確定的初態(tài)和確定的末態(tài)之間，熵的改變量是確定的，與過(guò)熵的改變量是確定的，與過(guò)程無(wú)關(guān)。程無(wú)關(guān)。poV),(111TVp)TVp(222,二，熵的定義二，熵的定義第6節(jié) 熵 三，熵增加原理三，熵增加原理 為說(shuō)明熵的意義，討論一個(gè)很常見的過(guò)程為說(shuō)明熵的意義，討論一個(gè)很常見的過(guò)程絕熱過(guò)程。絕熱過(guò)程。比如杯中的水與大氣就組成一個(gè)絕熱系統(tǒng)。比如杯中的水與大氣就組成一個(gè)絕熱系統(tǒng)。,TQSS012 d即對(duì)一個(gè)絕熱過(guò)程，如果它經(jīng)歷的過(guò)程是一個(gè)不可逆過(guò)程，熵即對(duì)一個(gè)絕熱過(guò)程，如果它經(jīng)歷的過(guò)程是一個(gè)不可逆過(guò)程，熵總是增加的?？偸窃黾拥摹?另一方面，熱力學(xué)第二定律