普通物理下外界對(duì)系統(tǒng)作的功

1、外界對(duì)系統(tǒng)作的功外界對(duì)系統(tǒng)作的功 -W 等于系等于系統(tǒng)內(nèi)能的增量。統(tǒng)內(nèi)能的增量。12m,TTCMmEWV所以所以0Q12m,TTCMmEV因?yàn)橐驗(yàn)閂1V2pV如何實(shí)現(xiàn)絕熱過程 ？1 1、用理想的絕熱壁把系統(tǒng)和外界隔開。、用理想的絕熱壁把系統(tǒng)和外界隔開。2 2、過程進(jìn)行得很快，以至于系統(tǒng)來不及與外、過程進(jìn)行得很快，以至于系統(tǒng)來不及與外界進(jìn)行顯著的熱交換。界進(jìn)行顯著的熱交換。例：內(nèi)燃機(jī)氣缸內(nèi)氣體的膨脹、壓縮；內(nèi)燃機(jī)氣缸內(nèi)氣體的膨脹、壓縮；空氣中聲音傳播引起局部膨脹或壓縮?？諝庵新曇魝鞑ヒ鹁植颗蛎浕驂嚎s。（一）絕熱方程（一）絕熱方程WEQdd0d即即 1ddm,TCMmVpV由由RTMmpV 得得

2、 2dddTRMmpVVp由（由（1）、（）、（2）得）得VpCRpVVpVdddm,即即 3 ddm,m,pVCVpRCVV又因?yàn)橛忠驗(yàn)閙,m,m,m,VppVCCCRC代入（代入（3）得）得0ddVppV即即0dpV理想氣體準(zhǔn)靜態(tài)絕熱過程的理想氣體準(zhǔn)靜態(tài)絕熱過程的過程方程過程方程（只適用于準(zhǔn)靜態(tài)過程）（只適用于準(zhǔn)靜態(tài)過程）解之，并聯(lián)合理想氣體狀態(tài)方程得解之，并聯(lián)合理想氣體狀態(tài)方程得泊松方程泊松方程32111CTpCTVCpV均為常數(shù)321,CCC（二）絕熱過程的功（二）絕熱過程的功由泊松方程由泊松方程11VppV得得VVpp11則則12111111211111111dd2121VVVpVV

3、VpVVVpVpWVVVV或或12m, 0TTCMmEWQV1,m,222111RCMmRVpTMmRVpTV所以所以221111VpVpW代入代入1122VpVp得得1211111VVVpW（三）熱容量（三）熱容量0ddmTQC（四）等溫線與絕熱線（四）等溫線與絕熱線VVdOpQpdTpdAB斜率：斜率：VpVpQddVpVpTdd絕熱方程：絕熱方程：1CVp0dd1VVppV0d dVppV化簡(jiǎn)：化簡(jiǎn)：AAVpVpdd等溫方程：等溫方程：2CVp0ddVppVAAVpVpdd絕熱過程：絕熱過程：pTn ,TQVpVpdddd解釋：由解釋：由nkTp 改變同一：改變同一：-dV pn等溫過程

4、：等溫過程：VVdOpQpdTpdAB例：例：理想氣體絕熱自由膨脹過程理想氣體絕熱自由膨脹過程222TVp111TVp真空真空絕熱自由膨脹：絕熱自由膨脹：0, 0QW12, 0EEE所以所以即即12TT 不是等溫過程不是等溫過程由理想氣體狀態(tài)方程得由理想氣體狀態(tài)方程得111212221112 VpRTMmRTMmVpVpRTMmVp所以所以212pp 錯(cuò)誤的解法：錯(cuò)誤的解法：1222112VpVpVp所以所以212pp 絕熱方程不適用于非靜態(tài)過程絕熱方程不適用于非靜態(tài)過程 例一例一 如圖，器壁與活塞均絕熱的容器中間被一如圖，器壁與活塞均絕熱的容器中間被一隔板等分為兩部分。其中左邊儲(chǔ)有隔板等分為

5、兩部分。其中左邊儲(chǔ)有1 mol 處于標(biāo)準(zhǔn)狀處于標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)的氦氣（可視為理想氣體），另一邊為真空?，F(xiàn)態(tài)的氦氣（可視為理想氣體），另一邊為真空?，F(xiàn)先把隔板拉開，待氣體平衡后，再緩慢向左推動(dòng)活先把隔板拉開，待氣體平衡后，再緩慢向左推動(dòng)活塞，把氣體壓縮到原來的體積。求氦氣的溫度改變?nèi)?，把氣體壓縮到原來的體積。求氦氣的溫度改變多少？多少？000TVp真空真空 解：解：設(shè)氦氣開始狀態(tài)為設(shè)氦氣開始狀態(tài)為KTVp273,000（1）先向真空作絕熱自由膨脹（非靜態(tài)過程）先向真空作絕熱自由膨脹（非靜態(tài)過程）0, 0, 0, 0TEQW所以所以01TT 因?yàn)橐驗(yàn)镽TpVVV,201所以所以201pp 111TVp（2

6、）再作絕熱壓縮（準(zhǔn)靜態(tài)過程）再作絕熱壓縮（準(zhǔn)靜態(tài)過程）202111,TVpTVp由絕熱方程由絕熱方程001102221VpVpVp得得0122pp再由再由000202TVpTVp得得0122TT202TVp真空真空氦為單原子分子：氦為單原子分子：3523252m,m,RRCCiiVp所以所以0310135242TTTK16015.27314143103102TTTT 例二例二 某理想氣體在某理想氣體在 P V 圖上等溫線與絕熱圖上等溫線與絕熱線相交于線相交于A 點(diǎn)，如圖。已知點(diǎn)，如圖。已知 A 點(diǎn)的壓強(qiáng)點(diǎn)的壓強(qiáng) ，體積，體積 ，而且，而且 A 點(diǎn)處等溫線與絕點(diǎn)處等溫線與絕熱線的斜率之比為熱線的

7、斜率之比為 0.714?，F(xiàn)使氣體從?，F(xiàn)使氣體從 A 點(diǎn)絕熱膨脹點(diǎn)絕熱膨脹至至 B 點(diǎn)，其體積點(diǎn)，其體積 ，求（，求（1）B 點(diǎn)點(diǎn)處的壓強(qiáng)處的壓強(qiáng) （2）在此過程）在此過程中氣體對(duì)外作的功。中氣體對(duì)外作的功。Pa10251p331m105 . 0V332m101VABV2V1Vp1pO解：解：求斜率求斜率等溫過程：等溫過程： 1dd0ddVpVppVVpCpV絕熱過程：絕熱過程： 2ddVpVpABV2V1Vp1pO兩斜率之比為：兩斜率之比為：714. 01VpVp所以所以是雙原子分子40. 1（1）由絕熱方程）由絕熱方程BBAAVpVp a440. 15P1058. 721102BAABVVp

8、p（2）絕熱功為）絕熱功為 J5 .60140. 11011058. 7105 . 0102113435BBAAVpVpW 例三例三 2摩爾理想氣體氦，初始體積為摩爾理想氣體氦，初始體積為20升，起始溫升，起始溫度為度為27 C。先經(jīng)等壓膨脹到原體積的兩倍，然后絕熱膨。先經(jīng)等壓膨脹到原體積的兩倍，然后絕熱膨脹到溫度恢復(fù)起始值。脹到溫度恢復(fù)起始值。（1）在在 PV 圖上繪出過程曲線圖上繪出過程曲線（2）氦的內(nèi)能改變是多少？氦的內(nèi)能改變是多少？（3）全過程共吸熱多少？全過程共吸熱多少？（4）氦作的總功為多少？氦作的總功為多少？ （5 5）終態(tài)的體積為多少？）終態(tài)的體積為多少？解：解：（1）曲線如圖

9、）曲線如圖（2）內(nèi)能不變）內(nèi)能不變pV（升）（升）20 40300Kabc（3）等壓：）等壓：絕QQQpJ1025. 130060031. 82524abpTTCMmm,K600bT（5）氦為單原子理想氣體）氦為單原子理想氣體352ii11bbccVTVT2331121040 cbbcTTVV3m113. 0J1025. 14QQEW（4）作的總功）作的總功pV（升）（升）20 40300Kabc 例四例四 圖為一汽缸，底部導(dǎo)熱，其余絕熱。容積被圖為一汽缸，底部導(dǎo)熱，其余絕熱。容積被固定導(dǎo)熱板（輕）隔成相等兩部分固定導(dǎo)熱板（輕）隔成相等兩部分A 和和B，各盛，各盛1mol氮?dú)?，今將氮?dú)?，今?

10、35J的熱量緩緩由底部傳給氣體，設(shè)活塞的熱量緩緩由底部傳給氣體，設(shè)活塞壓強(qiáng)始終保持壓強(qiáng)始終保持1atm 求求（1）A、B 兩部分溫度的改變兩部分溫度的改變及吸收的熱量及吸收的熱量（2）若換成可自由滑動(dòng)的絕熱隔板，上若換成可自由滑動(dòng)的絕熱隔板，上述溫度改變和熱量又如何？述溫度改變和熱量又如何？A AB BQ解：解： （1 1）初溫相等）初溫相等BATT 末溫相等末溫相等BATTA中等容：吸熱中等容：吸熱J335Q向向B放熱：放熱：Q1A AB BQ由（由（1 1）（）（2 2）消去）消去Q1TRiQ1K72. 631. 8153351RiQTB中吸熱中吸熱J196221TRiQA中吸熱中吸熱J1

11、391963351QQTRiTCMmQQV2m,1（1）B中等壓：中等壓：TRiTCMmQp22m,1（2）吸熱吸熱A中等壓膨脹：中等壓膨脹： 只吸熱不放熱只吸熱不放熱335m,TCMmQpK5 .1131. 827335m,pCQTBWEQ對(duì)A作的功使作的功使B又對(duì)活塞作功又對(duì)活塞作功0m,TCMmQpB0 TP、V、T 都不變，整個(gè)氣體向上平移。都不變，整個(gè)氣體向上平移。（2）B中絕熱、等壓中絕熱、等壓A AB BQ多方過程：多方過程：CpVn等壓過程：等壓過程：n = 0等溫過程：等溫過程：n = 1等容過程：等容過程：n = 絕熱過程：絕熱過程：n = CVpn1當(dāng)當(dāng) n = 時(shí)時(shí)，V

12、 = 常數(shù)常數(shù)多方過程中的功：多方過程中的功： nnVVpp11由多方過程方程：由多方過程方程：1d221121nVpVpVpWVV內(nèi)能增量：內(nèi)能增量：)(2i)(1212mTTRMmTTCMmEV,由熱力學(xué)第一定律：由熱力學(xué)第一定律： nVpVpTCMmWEQV11122m,TnRCMmTRMmnTCMmVV)1(11m,m,設(shè)多方過程的摩爾熱容為設(shè)多方過程的摩爾熱容為 Cn,mTCMmQnnm,多方過程吸熱：多方過程吸熱：比較可得：比較可得：nRCCVn1m,m,RCCVpm,m,iiCCVp2m,m,由由和和多方過程的摩爾熱容：多方過程的摩爾熱容：m,m,1VnCnnC過程 特征 過程方

13、程 熱量 Q 對(duì)外作功 A 內(nèi)能增量 等體 dV=0 CTp 12TTCMv 0 12TTCMv 等壓 dp=0 CTV 12TTCMp 12VVp 12TTCMv 等溫 dT=0 CpV 12lnVVRTM 12lnVVRTM 0 絕熱 dQ=0 CpV 0 12211VpVp 12TTCMv 多方 CpVn 12nTTCM 1nVpVp2211 12TTCMv 熱力學(xué)基本計(jì)算公式熱力學(xué)基本計(jì)算公式熱容量表 9.4 一些準(zhǔn)靜態(tài)過程中 W、Q、E 的正負(fù) 過程 特征 V T A E Q 等體升壓 dV=0 0 + 0 + + 等壓膨脹 dp=0 + + + + + 等溫膨脹 dT=0 + 0

14、+ 0 + 絕熱膨脹 dQ=0 + - + - 0 熱力學(xué)過程中吸放熱的判斷熱力學(xué)過程中吸放熱的判斷pppVVV循環(huán)過程：循環(huán)過程： 系統(tǒng)經(jīng)歷了系統(tǒng)經(jīng)歷了一系列狀態(tài)變一系列狀態(tài)變化過程以后，化過程以后，又回到原來狀又回到原來狀態(tài)的過程。態(tài)的過程。 (一一)熱機(jī)熱機(jī) （1）1765年，瓦特制成了蒸汽機(jī)（英國(guó)人薩維利年，瓦特制成了蒸汽機(jī)（英國(guó)人薩維利1698年、紐可門年、紐可門1705年各自獨(dú)立發(fā)明）。年各自獨(dú)立發(fā)明）。 （2）熱機(jī)）熱機(jī)利用熱來做功的機(jī)器（內(nèi)燃機(jī)、氣利用熱來做功的機(jī)器（內(nèi)燃機(jī)、氣輪機(jī)）。輪機(jī)）。 （3）工質(zhì)）工質(zhì)被利用來吸收熱量并對(duì)外做功的物被利用來吸收熱量并對(duì)外做功的物質(zhì)。質(zhì)。

15、（4）蒸汽機(jī)工作原理）蒸汽機(jī)工作原理高溫高壓蒸汽高溫高壓蒸汽（高溫?zé)嵩矗ǜ邷責(zé)嵩矗?T低溫?zé)嵩吹蜏責(zé)嵩?T推動(dòng)活塞推動(dòng)活塞做功做功CBAFED水水泵泵水水池池鍋鍋爐爐汽汽缸缸冷卻器冷卻器泵泵能量轉(zhuǎn)換：能量轉(zhuǎn)換：工作物質(zhì)工作物質(zhì)吸熱吸熱1Q做功做功W放熱放熱2Q1T2T一系列過程一系列過程回到初態(tài)回到初態(tài)(二二)循環(huán)過程的特征循環(huán)過程的特征準(zhǔn)靜態(tài)循環(huán)過程可在準(zhǔn)靜態(tài)循環(huán)過程可在 P V 圖上表示：圖上表示：在任何一個(gè)循在任何一個(gè)循環(huán)過程中，系統(tǒng)所做的凈功在數(shù)值上等于環(huán)過程中，系統(tǒng)所做的凈功在數(shù)值上等于p p V V 圖上圖上循環(huán)曲線所包圍的面積。循環(huán)曲線所包圍的面積。(三三)正（熱）循環(huán)正（熱）

16、循環(huán)順時(shí)針：系統(tǒng)對(duì)外作凈功順時(shí)針：系統(tǒng)對(duì)外作凈功逆（冷）循環(huán)逆（冷）循環(huán)逆時(shí)針：外界對(duì)系統(tǒng)作凈功逆時(shí)針：外界對(duì)系統(tǒng)作凈功循環(huán)特征：循環(huán)特征：經(jīng)歷一個(gè)循環(huán)過程后，內(nèi)能不變。經(jīng)歷一個(gè)循環(huán)過程后，內(nèi)能不變。pVbaIIIpbVbpaVa(四四)效率效率 （1）熱機(jī)：）熱機(jī)：從高溫?zé)嵩次鼰釣閺母邷責(zé)嵩次鼰釣?，對(duì)外作凈功為，對(duì)外作凈功為 W，向低溫?zé)嵩捶艧岬慕^對(duì)值為，向低溫?zé)嵩捶艧岬慕^對(duì)值為 ，工質(zhì)經(jīng)一個(gè)循環(huán)，工質(zhì)經(jīng)一個(gè)循環(huán)回到初態(tài)?；氐匠鯌B(tài)。1Q2Q循環(huán)過程的特點(diǎn)：循環(huán)過程的特點(diǎn)：0E由熱力學(xué)第一定律得：由熱力學(xué)第一定律得：WQQ21 定義效率：定義效率：在一次循環(huán)過程中，在一次循環(huán)過程中，工作物質(zhì)

17、對(duì)外作的工作物質(zhì)對(duì)外作的凈功凈功與它從高與它從高溫?zé)嵩次盏臏責(zé)嵩次盏臒崃繜崃恐戎?212111QQQQQQW （2）致冷機(jī)：）致冷機(jī)：外界對(duì)工作物質(zhì)作功為外界對(duì)工作物質(zhì)作功為 W，工作，工作物質(zhì)從低溫?zé)嵩次諢崃课镔|(zhì)從低溫?zé)嵩次諢崃?，向高溫?zé)嵩捶懦鰺崃?，向高溫?zé)嵩捶懦鰺崃康慕^對(duì)值為的絕對(duì)值為 。2Q1Q21QQW定義致冷系數(shù)：定義致冷系數(shù)：2122QQQWQ高溫高壓氣體高溫高壓氣體常溫高壓液體常溫高壓液體低低溫低壓氣體溫低壓氣體低溫低壓液體低溫低壓液體致冷機(jī)工作原理致冷機(jī)工作原理 1824年，法國(guó)青年科學(xué)家年，法國(guó)青年科學(xué)家卡諾卡諾（1796 -1832）提出一種提出一種理想熱機(jī)，

18、工作物質(zhì)只與兩個(gè)理想熱機(jī)，工作物質(zhì)只與兩個(gè)恒定熱源（一個(gè)高溫?zé)嵩矗缓愣嵩矗ㄒ粋€(gè)高溫?zé)嵩?，一個(gè)低溫?zé)嵩矗┙粨Q熱量個(gè)低溫?zé)嵩矗┙粨Q熱量即沒有即沒有散熱、漏氣等因素存在，這種散熱、漏氣等因素存在，這種熱機(jī)稱為熱機(jī)稱為卡諾熱機(jī)卡諾熱機(jī)， 整個(gè)循整個(gè)循環(huán)過程是由兩個(gè)絕熱過程和兩環(huán)過程是由兩個(gè)絕熱過程和兩個(gè)等溫過程構(gòu)成，這樣的循環(huán)個(gè)等溫過程構(gòu)成，這樣的循環(huán)過程稱為過程稱為卡諾循環(huán)卡諾循環(huán)?？ㄖZ循環(huán)卡諾循環(huán) 理想氣體準(zhǔn)靜態(tài)理想氣體準(zhǔn)靜態(tài)卡諾循環(huán)卡諾循環(huán)由兩個(gè)由兩個(gè)等溫等溫過程和兩個(gè)過程和兩個(gè)絕熱絕熱過程組成。過程組成。AB過程：過程：AB11lnVVRTMmQ CD過程：過程：DC22lnVVRTMmQ

19、 BC和和DA過程：過程：0QVCVAVDABCVBVDT1T2pQ1Q21211QQQWAB1DC2lnln1VVTVVTVCVAVDABCVBVDT1T2p1211CBVTVT1D21A1VTVTDCABVVVV由絕熱方程：由絕熱方程：得得所以所以121TT（1）提高效率的途徑：）提高效率的途徑：不經(jīng)濟(jì)或21%)30%15(TT（2）適用范圍：）適用范圍：121QQ普遍適用普遍適用121TT只適用于卡諾循環(huán)只適用于卡諾循環(huán)（二）卡諾致冷機(jī)（二）卡諾致冷機(jī)致冷系數(shù)致冷系數(shù)2122122TTTQQQWQ致冷溫度大氣溫度21TT冰箱外冰箱外冷凍室冷凍室高溫?zé)釒旄邷責(zé)釒霻1低溫?zé)釒斓蜏責(zé)釒霻2AQ

20、1Q2工質(zhì)工質(zhì)對(duì)工質(zhì)做一份功可從低溫?zé)嵩刺崛《嗌俜轃崃?。?duì)工質(zhì)做一份功可從低溫?zé)嵩刺崛《嗌俜轃崃?。?shí)際最高效率：實(shí)際最高效率：%36按卡諾循環(huán)計(jì)算：按卡諾循環(huán)計(jì)算：%5 .64580273302731 C 冷凝塔冷凝塔鍋爐鍋爐發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)非卡諾循環(huán)、耗散非卡諾循環(huán)、耗散（摩擦等摩擦等）原因原因：例：熱電廠例：熱電廠C CC C , , 3058021TT 例一例一 如圖所示是一定量的理想氣體經(jīng)歷的循環(huán)如圖所示是一定量的理想氣體經(jīng)歷的循環(huán)過程，其中過程，其中 AB、CD 是等壓過程，是等壓過程，BC、DA 為絕熱為絕熱過程，已知過程，已知 B 點(diǎn)和點(diǎn)和 C 點(diǎn)的狀態(tài)溫度為點(diǎn)的狀態(tài)溫度為TB 和和

21、TC ，求，求此循環(huán)的效率此循環(huán)的效率。121QQ解：解：熱機(jī)效率為熱機(jī)效率為 ABpTTCQBAm,1:1吸熱 0:2QCBABCDOpV1p2p 放熱DCpTTCQDCm,2:3 0:4QADABDCTTTTQQ1112所以所以由等壓線得由等壓線得 1,CDCDBABATTVVTTVVABCDOpV1p2p由絕熱線得由絕熱線得 2,1111CCBBDDAAVTVTVTVT由（由（1）、（）、（2）得）得BACDTTTT即即CBADTTTT所以所以BCABDCTTTTTT11ABCDOpV1p2p 例二例二 1mol 單原子理想氣體，從狀態(tài)單原子理想氣體，從狀態(tài) a 開始，開始，經(jīng)歷一個(gè)由兩

22、個(gè)等容過程和兩個(gè)等壓過程組成的循經(jīng)歷一個(gè)由兩個(gè)等容過程和兩個(gè)等壓過程組成的循環(huán)。因效率隨膨脹后終態(tài)體積環(huán)。因效率隨膨脹后終態(tài)體積 而變，求最大效率而變，求最大效率的極限值。的極限值。fV 解：解：經(jīng)過一個(gè)循環(huán)后經(jīng)過一個(gè)循環(huán)后系統(tǒng)對(duì)外作凈功為系統(tǒng)對(duì)外作凈功為1112ffVVW由圖：由圖：bc、cd 為放熱過程；為放熱過程；da、ab 為吸熱過程。為吸熱過程。VfVOpabcd112等壓吸熱過程:ba 1512525 m,1ffaababpVVpTTRTTCQ等容吸熱過程:ad 5 . 12323m,2adadadaVVppTTRTTCQVfVOpabcd112所以所以5 . 3515 . 115

23、121ffffVVVVQQWQW吸%20515 . 351limlimffVVVf例三例三 計(jì)算奧托機(jī)的循環(huán)效率。計(jì)算奧托機(jī)的循環(huán)效率。c d, , e b為等容為等容過程；過程； b c，d e為絕熱過程。為絕熱過程。解：解：)(cd,1TTCMmQmV)(be,2TTCMmQmV吸熱吸熱放熱放熱cdbe1211TTTTQQVoVpVacdeb10d1eVTVT10c1bVTVT10cd1be)()(VTTVTT10cdbeVVTTTT1011VV111rVoVpVacdeb四沖程內(nèi)燃機(jī)四沖程內(nèi)燃機(jī) 例四例四 在高溫?zé)嵩礊樵诟邷責(zé)嵩礊?27 C和低溫?zé)嵩礊楹偷蜏責(zé)嵩礊?7 C之間之間工作的卡

24、諾熱機(jī)，對(duì)外作凈功工作的卡諾熱機(jī)，對(duì)外作凈功8000J，若維持低溫?zé)嵩?，若維持低溫?zé)嵩礈囟炔蛔儯岣吒邷責(zé)嵩礈囟?，使其?duì)外作凈功溫度不變，提高高溫?zé)嵩礈囟?，使其?duì)外作凈功10000J，若這兩次循環(huán)熱機(jī)都工作在相同的兩條絕熱，若這兩次循環(huán)熱機(jī)都工作在相同的兩條絕熱線之間，試求（線之間，試求（1）后一個(gè)卡諾循環(huán)的效率。（）后一個(gè)卡諾循環(huán)的效率。（2）后）后一個(gè)卡諾循環(huán)的高溫?zé)嵩礈囟取Ｒ粋€(gè)卡諾循環(huán)的高溫?zé)嵩礈囟?。解：解：第一個(gè)卡諾循環(huán)第一個(gè)卡諾循環(huán)凈放吸WQQ1TKT4001KT3002凈W1211TTTQWW放凈凈2731272712780008000放Q（1）因工作在兩相同絕熱線間，因工作在兩相

25、同絕熱線間，T2不變，故不變，故Q放放相同相同1123001000010000TTQ放（2）由（由（1）求出）求出Q放放代入代入 2可得：可得：14.292%KT4251又又1130014.29TT%1TKT4001KT3002凈W熱力學(xué)第一定律熱力學(xué)第一定律 一切熱力學(xué)過程都應(yīng)滿足能量守恒。一切熱力學(xué)過程都應(yīng)滿足能量守恒。 熱力學(xué)第二定律熱力學(xué)第二定律反映過程方向性的基本規(guī)律。反映過程方向性的基本規(guī)律。 自然界一切與熱現(xiàn)象有關(guān)的過程都具有方向性。自然界一切與熱現(xiàn)象有關(guān)的過程都具有方向性。 時(shí)間箭頭時(shí)間箭頭 （一）熱傳導(dǎo)現(xiàn)象（一）熱傳導(dǎo)現(xiàn)象 熱量熱量自動(dòng)地自動(dòng)地從低溫物體從低溫物體傳遞給高溫物

26、體的過程是不可能發(fā)生的。傳遞給高溫物體的過程是不可能發(fā)生的。低溫物體低溫物體高溫物體高溫物體熱量熱量（二）功變熱（二）功變熱例：飛輪例：飛輪功功熱熱功功熱熱 靜止的飛輪由于軸承變冷而使飛輪重新轉(zhuǎn)動(dòng)靜止的飛輪由于軸承變冷而使飛輪重新轉(zhuǎn)動(dòng)起來的現(xiàn)象是不可能發(fā)生的。起來的現(xiàn)象是不可能發(fā)生的。（三）自由膨脹（三）自由膨脹 氣體決不會(huì)氣體決不會(huì)自動(dòng)收縮自動(dòng)收縮回容器的左邊，而另一邊回容器的左邊，而另一邊變?yōu)檎婵?。變?yōu)檎婵铡＃ㄋ模U(kuò)散（四）擴(kuò)散 均勻混合的兩種氣體又均勻混合的兩種氣體又自動(dòng)分離自動(dòng)分離的過程是絕對(duì)不的過程是絕對(duì)不會(huì)發(fā)生的。會(huì)發(fā)生的。（五）結(jié)論：（五）結(jié)論： 自然界許多過程能自動(dòng)發(fā)生，滿足熱

27、力學(xué)第一定自然界許多過程能自動(dòng)發(fā)生，滿足熱力學(xué)第一定律；自然界許多過程不能自動(dòng)發(fā)生，不違背熱力學(xué)律；自然界許多過程不能自動(dòng)發(fā)生，不違背熱力學(xué)第一定律。第一定律。觀察不到觀察不到 自然界實(shí)際上自發(fā)發(fā)生的過程（自然過程）都具自然界實(shí)際上自發(fā)發(fā)生的過程（自然過程）都具有有方向性方向性。熱力學(xué)第二定律熱力學(xué)第二定律判斷過程進(jìn)行的方向（哪些能自發(fā)進(jìn)行，哪些不能）判斷過程進(jìn)行的方向（哪些能自發(fā)進(jìn)行，哪些不能）（一）開爾文表述：（一）開爾文表述：1211QQQW%10002，Q 不可能制成一種不可能制成一種循環(huán)循環(huán)動(dòng)作的熱機(jī)，只從動(dòng)作的熱機(jī)，只從單一單一熱源熱源吸取熱量使之完全變?yōu)橛杏霉Χ划a(chǎn)生任何其他吸取

28、熱量使之完全變?yōu)橛杏霉Χ划a(chǎn)生任何其他影影響響。（不使外界發(fā)生任何變化）（不使外界發(fā)生任何變化）第二類永動(dòng)機(jī)是不可能制成的。第二類永動(dòng)機(jī)是不可能制成的。（二）克勞修斯表述：（二）克勞修斯表述： 不可能把熱量從低溫物體傳到高溫物體而不引起不可能把熱量從低溫物體傳到高溫物體而不引起其他任何其他任何變化變化，即熱量不能，即熱量不能自動(dòng)地自動(dòng)地從低溫物體傳到從低溫物體傳到高溫物體去。高溫物體去。（三）兩種表述的等效性（三）兩種表述的等效性開爾文表述開爾文表述成立成立克勞修斯表述克勞修斯表述成立成立證明熱力學(xué)第二定律兩種表述的一致性：證明熱力學(xué)第二定律兩種表述的一致性：高高 溫溫 熱熱 源源 T1低低

29、溫溫 熱熱 源源 T2QQ = WWQ2Q + Q2Q2Q2如果開爾文表述不成立，則克勞修斯表述也不成立。如果開爾文表述不成立，則克勞修斯表述也不成立。高高 溫溫 熱熱 源源 T1低低 溫溫 熱熱 源源 T2WQ2Q1= QQQ如果克勞修斯表述不成立，則開爾文表述也不成立。如果克勞修斯表述不成立，則開爾文表述也不成立。Q - Q2W舉例：熱傳遞、熱功轉(zhuǎn)換不能逆轉(zhuǎn)舉例：熱傳遞、熱功轉(zhuǎn)換不能逆轉(zhuǎn)（一）可逆和不可逆過程（一）可逆和不可逆過程 在系統(tǒng)狀態(tài)變化過程中，如果逆過在系統(tǒng)狀態(tài)變化過程中，如果逆過程能程能重復(fù)重復(fù)正過程的每一狀態(tài)，而且不正過程的每一狀態(tài)，而且不引起其他變化，這樣的過程稱為引起其他

30、變化，這樣的過程稱為可逆可逆過程過程；反之，在不引起其他變化的條；反之，在不引起其他變化的條件下，不能使逆過程重復(fù)正過程的每件下，不能使逆過程重復(fù)正過程的每一狀態(tài)，或者雖然重復(fù)但必然會(huì)引起一狀態(tài)，或者雖然重復(fù)但必然會(huì)引起其他變化，這樣的過程稱為其他變化，這樣的過程稱為不可逆過不可逆過程程。（二）熱力學(xué)第二定律與可逆和不可逆過程（二）熱力學(xué)第二定律與可逆和不可逆過程 開爾文表述：開爾文表述：功熱轉(zhuǎn)換過程是不可逆過程。功熱轉(zhuǎn)換過程是不可逆過程。 克勞修斯表述：克勞修斯表述：熱傳導(dǎo)過程是不可逆過程。熱傳導(dǎo)過程是不可逆過程。（三）等效性（三）等效性熱力學(xué)兩種表述的等效性熱力學(xué)兩種表述的等效性功變熱過程

31、的不可逆性功變熱過程的不可逆性熱傳導(dǎo)過程的不可逆性熱傳導(dǎo)過程的不可逆性自然界一切過程的不可逆性都是相互關(guān)連的自然界一切過程的不可逆性都是相互關(guān)連的（四）熱力學(xué)第二定律的實(shí)質(zhì)（四）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)際宏觀過程都是一切與熱現(xiàn)象有關(guān)的實(shí)際宏觀過程都是不可逆不可逆的。的。指出了實(shí)際宏觀過程進(jìn)行的指出了實(shí)際宏觀過程進(jìn)行的單向性和條件單向性和條件。（五）可逆過程（五）可逆過程無摩擦的準(zhǔn)靜態(tài)過程是可逆過程無摩擦的準(zhǔn)靜態(tài)過程是可逆過程條件：條件： （1）過程進(jìn)行得無限緩慢，系統(tǒng)在狀態(tài)變化過程過程進(jìn)行得無限緩慢，系統(tǒng)在狀態(tài)變化過程中，總是處于一系列平衡狀態(tài)；中，總是處于一系列平衡狀態(tài)；

32、（2）無摩擦力、粘滯力等耗散力作功。無摩擦力、粘滯力等耗散力作功。 例：例：氣體推動(dòng)活塞作功氣體推動(dòng)活塞作功熱力學(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： 開爾文和克勞修斯在客觀觀察和實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，指開爾文和克勞修斯在客觀觀察和實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，指出熱功轉(zhuǎn)換和熱量傳遞的不可逆性。出熱功轉(zhuǎn)換和熱量傳遞的不可逆性。 功轉(zhuǎn)換熱是宏觀物體由有規(guī)則的定向運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為功轉(zhuǎn)換熱是宏觀物體由有規(guī)則的定向運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為分子無規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)的過程。反之，熱轉(zhuǎn)換為功是分分子無規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)的過程。反之，熱轉(zhuǎn)換為功是分子無規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為宏觀物體有規(guī)則運(yùn)動(dòng)的過程。子無規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為宏觀物體有規(guī)則運(yùn)動(dòng)的過程。 熱量傳遞是由平均平動(dòng)動(dòng)能大的高溫物體傳向平熱量傳遞是由平均平動(dòng)動(dòng)能大的高溫物體傳向平均平動(dòng)動(dòng)能小的物體的概率要比反向傳遞的概率要均平動(dòng)動(dòng)能小的物體的概率要比反向傳遞的概率要大。大。一切自然界的過程都是從有序向無序的方向進(jìn)行。一切自然界的過程都是從有序向無序的方向進(jìn)行。 左左4，右，右0，狀態(tài)數(shù)，狀態(tài)數(shù)1； 左左3，右，右1，狀態(tài)數(shù)，狀態(tài)數(shù)4 左左2，右，右2 狀態(tài)數(shù)狀態(tài)數(shù)6左左0，右，右4，狀態(tài)數(shù)，狀態(tài)數(shù)1； 左左1，右，右3，狀態(tài)數(shù)，狀態(tài)數(shù)4