高二物理 卡諾循環(huán) 競賽課件

卡諾循環(huán)卡諾循環(huán)問題：如何提高熱機(jī)效率？熱機(jī)效率能否達(dá)到100%？1、卡諾循環(huán)：兩個等溫過程（）和兩個絕熱過程A→B→C→D→A組成。

絕熱有絕熱有比較得卡諾熱機(jī)效率仿上得卡諾致冷機(jī)三、卡諾循環(huán)問題：如何提高熱機(jī)效率？熱機(jī)效率能否達(dá)到100%？1、卡諾循環(huán)：兩個等溫過程（）和兩個絕熱過程A→B→C→D→A組成。2、討論（1）這是完成一個循環(huán)所需的最少熱源（高溫?zé)嵩春偷蜏責(zé)嵩矗?）提高熱機(jī)效率的途徑增大或降低（提高）（3）卡諾熱機(jī)的效率即熱機(jī)效率不能達(dá)到100%（？）四、卡諾定理(Noenginecanbeatmyengine)（1）在同樣高低溫度之間工作的一切卡諾機(jī)（可逆機(jī)），其效率都相等

給出提高熱機(jī)效率的途徑和提高效率的局限。（2）在同樣高低溫度之間工作的一切不可逆機(jī)效率例：一臺致冷機(jī)(冰箱)，其致冷系數(shù)約是卡諾致冷機(jī)的55%,今在如下情況下工作：室溫200C（293K）,冰箱冷室50C（278K）欲使從室內(nèi)傳入冰箱的熱量(每天2.0×107J)不斷排出，該冰箱的功率為多大？解：冰箱的致冷系數(shù)由的定義致冷機(jī)其中為從低溫?zé)嵩次盏臒崃浚瑒t所以即一晝夜耗電約0.6度又因?yàn)椋刻欤┕β剩ㄍ撸?.5熱力學(xué)第二定律1、定律的引出什么規(guī)律？熱機(jī)吸收的熱量不能全部轉(zhuǎn)換為功不違背第一定律卻又不能實(shí)現(xiàn)自然界是還存在著其它的定律和規(guī)律熱機(jī)效率不能等于100%（1）除熱力學(xué)第一定律外，還得有另一規(guī)律使更為完善，缺一不可?。?）功可以全部轉(zhuǎn)換為熱，但熱不能全部轉(zhuǎn)換為功，這里有一個條件和方向性的問題2、熱力學(xué)第二定律的兩種表述開爾文：不可能制造出一種循環(huán)工作熱機(jī)，它只使單一熱源冷卻來作功，而不放出熱量給其它物體，或者說不使外界發(fā)生任何變化克勞修斯：不可能把熱量從低溫物體自動傳到高溫物體3、對定律的說明（1）其它說法：如第二類永動機(jī)不可能實(shí)現(xiàn)等。這是因?yàn)樽匀唤缰袩峁τ嘘P(guān)的現(xiàn)象都有內(nèi)在的聯(lián)系，可以有多種表述。前者兩種表述最先提出,最完整。（2）兩種表述的等價性4、可逆過程和不可逆過程（1）可逆過程：如果逆過程能重復(fù)正過程的每一狀態(tài)，且不引起其它變化前面提到熱功和熱功能量傳遞：高溫低溫，高溫低溫

都涉及到一個問題，即從A態(tài)到B態(tài)（可能）而從B態(tài)到A態(tài)是否可能的問題例如(1)單擺的運(yùn)動（有否有摩擦等耗散力）(2)理想氣體絕熱自由膨脹氣體自由膨脹過程真空初態(tài)末態(tài)膨脹(3)熱傳導(dǎo)結(jié)論：自然界一切實(shí)際過程都是不可逆的

熱力學(xué)第二定律就是反映了這一規(guī)律！(熱力學(xué)第二定律的宏觀本質(zhì))（2）如何實(shí)現(xiàn)理想的可逆過程?Ⅰ過程無限緩慢（準(zhǔn)靜態(tài)）Ⅱ沒有摩擦、耗散力（熱功轉(zhuǎn)換）兩個條件缺一不可！aa宏觀狀態(tài)

Ⅰ

Ⅱ

Ⅲ

Ⅳ

Ⅴ

A

B

A

B

A

B

A

B

A

B

4

0

3

1

2

2

1

3

0

4微觀狀態(tài)(分子分布)

abcd

abcbcdacdabddabcabacadbcbdcdcdbdbcadacabdabc

abdbcdacdabd

abcd一個宏觀態(tài)對應(yīng)的微觀態(tài)數(shù)14641bdacAB(1)總共有16(24)微觀狀態(tài)數(shù),而出現(xiàn)分子集中(回到)A室的概率為

5熱力學(xué)第二定律的統(tǒng)計(jì)意義宏觀狀態(tài)對應(yīng)的微觀狀態(tài)數(shù)目稱為熱力學(xué)概率Ω孤立系統(tǒng)從包含微觀狀態(tài)數(shù)目小的宏觀態(tài)向包含微觀狀態(tài)數(shù)目