文档介绍：§13-6
热力学第二定律常见的两种表述
①功热转换
通过摩擦而使功变热的过程是不可逆的;或热不
能自动转化为功;或热全部变成功的过程是不可
能的。功热转换过程具有方向性。
②热传导
热量由高温物体传向低温物
体的过程是不可逆的;或热
量不能自动地由低温物体传
HoQ
向高温物体
014年5月24日星期六
合晕理学院物理系
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§13-6热力学第二定律的表述卡诺定理
③气体的绝热自由膨胀
气体向真空中绝热自由膨胀的过程是不可逆的。
气体真空
气体
④一切与热现象有关的实际宏观过程都是不可逆的
自然界与热现象有关的所有实际宏观自发过程都具有
方向性。
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§13-6热力学第二定律的表述卡诺定理
2热力学第二定律的开尔文表述(1851年)
不可能制成一种循环动作的热机,只从单一热源吸取
热量,使之全部变为有用的功,而其它物体不发生任
何变化。
在不引起其他变化的条件下,把吸收的热全部转换成
机械功是不可能的,但是,相反的过程却完全可能发
生,如摩擦生热现象。热与功的转换过程具有方向
性,是不可逆的。
3热力学第二定律的克劳修斯表述(1850年
热量不可能自动地从低温物体传向高温物体。
热传导过程具有方向性,也是不可逆的。
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§13-6热力学第二定律的表述卡诺定理
(1)开尔文表述:第二类永动机不可能制成。
(2)克劳修斯表述:理想制冷机不可能制成。
从单一热源吸热,并将其全部转变为功的热机,叫第
二类永动机(效率为100%)。虽不违反热力学第一定律
但实践证明第二类永动机也是不可能制成的。否则只要
把海水冷却1K,就会给出1021KJ的热量,相当于1014煤完
全燃烧所提供的热量。
能够不需要外界作功而把热量从低温物体传向高温物
体的装置,称为理想制冷机
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物理学
13-6热力学第二定律的表述卡诺定理
动箱水提上去
水动机的设想图
足从一上密下
营轮这打可
第十三章热力学基
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§13-6热力学第二定律的表述卡诺定理
5两种表述的等效性
如果开尔文表述成立,则克劳修斯表述也成立,反
之亦然。
(1)反证法,如果开尔文表述不成立,那么克劳修斯
表述也不能成立。假设,热量Q1可以全部转变
成有用功(A),则热量(Q2)却自动的从低温热源
传向高温热源。
假想复台机
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§13-6热力学第二定律的表述卡诺定理
(2)如果克劳修斯表述不成立,开尔文表述也不成立。
假设,热量(Q2)可以自动从低温(T2物体传向高温
(T)物体,这将导致热可以全部用来对外界作功
(A=Q1-Q2)。
假想装置
效果
违背克劳修斯表述
定违背开尔文表述
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§13-6热力学第二定律的表述卡诺定理
6热力学第二定律的适用范围
少数粒子组成的系统不适用。只适用与封闭的系统,
不适用与开放的宇宙
7热力学第三定律:( third law of thermodynamics
(能斯脱定理)当温度近于绝对零度时,一个化学均
勺的系统的熵趋于一个极限值,这个极限值可以取作
零,而与系统的其他状态参量如压强、密度等无关。
用任何方法都不能使系统达到绝对零度。
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二、可逆与不可逆过程
( reversible process)
设有一个过程,使物体从状态A变化到状态B,对它来
说,如果存在另一个过程,它不仅使物体进行反向变
化,从状态B恢复到状态A,而且,周围一切也都各自
回复原状,则状态A→B的过程是可逆过程。反之,如
果用任何方法都不能使物体和外界恢复到原来的状态
这样的过程称不可逆过程。
2可逆过程是一种理想的过程
只有无摩擦的准静态过程才是可逆过程。通常准静态过
程总是指可逆过程。(为了理论上分析实际过程的规律,
引入理想化的概念)。实际上,不可逆过程是普遍存在
的。自然界的一切自发过程,都是不可逆过程。
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