文档介绍：上一节课的结论
一切自发变化过程均是热力学的不可逆过程;
一个自发过程发生后,不可能使体系和环境都恢复原状而不留下任何影响;
不同的不可逆过程是相互关联的,可以推断必然存在相同的普遍规律。
--→热力学第二定律
热力学第二定律以否定的语言说出
一条确定的规律.
(Clausius)表述:
热量不能自动地从低温物体传向高温物体.
或说“其唯一效果是热量从低温物体
传向高温物体的过程是不可能发生的”.
(Kelvin)表述:
其唯一效果是热全部转变为功的过程
是不可能的.
热机是把热转变成了功,但有了其它变化
(热量从高温热源传给了低温热源).
理想气体等温膨胀过程是把热全部变成了
功,但伴随了其它变化(体积膨胀).
热机必须循环动作,这就至少要
有两个温度不同的热源。
开尔文表述的另一说法是(结合热机) :
第二类永动机( 又称单热源热机,其效率=1,
即热量全部转变成功)是不可能制成的.
为什么?
克劳修斯叙述与开尔文叙述两种说法
是完全等效的
但此绝热压缩是不能实现的,
因为它不满足绝热方程:
(绝热线比等温线更陡)
若是从单一热源(T1)吸热的循环,必由一等温膨胀
过程和一绝热压缩过程构成,
P
V
T1
1
2
Q1
等温吸热
绝热压缩?
热力学第二定律的微观意义
反映:大量分子的运动总是沿着
无序程度增加的方向发展。
T2
T1
动能分布较有序
T
T
动能分布更无序
机械能(电能) 热能
(有序运动无序运动)
位置较有序
位置更无序
注意:热力学第二定律的适用条件
(1) 适用于大量分子的系统,是统计规律。
(2)适用于孤立系统.
☆整洁的宿舍杂乱的宿舍
(Ⅰ)恒温可逆膨胀:吸热Q2作功,W(1→2);
(Ⅱ)绝热可逆膨胀:系统膨胀作功,Q=0;
(Ⅲ)恒温可逆压缩:放热Q1,系统得功, W(3→4);
(Ⅳ)绝热可逆压缩:系统受压得功,Q=0 .
p
V
Ⅰ
Ⅲ
卡诺循环示意图
Ⅱ
Ⅳ
Q1>0
Q2<0
高温热源T1
低温热源T2
Q1
Q2
W
热机
§6-2卡诺循环
循环过程:
根据绝热可逆方程,有:
即:
所以:
过程1:
过程2:
过程3:
过程4:
高温热源T1
低温热源T2
Q1
Q2
W
热机
2. 热机效率
热机效率的定义
即:
卡诺热机效率
即:
热机
通过工质从高温热源吸热
作功,然后向低温热源放热
复原,如此循环操作,不断将
热转化为功的机器.
说明
(1)卡诺热机是工作于T1和T2两
热源间的可逆机,高温T1热源的
热部分地转化为功,其余部分流
向低温T2热源.
(2) η只与T1和T2有关,与工质
无关.
(3)卡诺循环为可逆循环,环境对
热机作功,可使热从低温流向高
温.
(4)不论参与卡诺循环的工作
物质是什么,只要是可逆机,当
两个热源的温度相同时,热机
效率都相等,与工作物质的本
性无关.
高温热源T2
低温热源T1
Q2 ′
Q1′
W
热机
环境对体系做功-W,体系从低温热源T1吸热Q1`,放出Q2`的热量给高温热源T2。