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第9讲 热力学第二定律.ppt

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第四章 热力学第二定律 自发过程的方向性 自发过程:不需要任何外界作用而自动进 行的过程。 自发过程的方向性 功量 热力学第二定律的实质 能不能找出共同的规律性? 能不能找到一个判据? §4-1 热二律的表述与实质 热功转换 传 热 开尔文-普朗克表述 不可能从单一热源取热,并使之完全转变为有用功而不产生其它影响。 开尔文-普朗克表述 不可能从单一热源取热,并使之完全转变为有用功而不产生其它影响。 理想气体 T 过程 q = w Heat reservoirs Thermal Energy Source perpetual-motion machine of the second kind 第二类永动机:设想的从单一热源取热并 使之完全变为功的热机。 Perpetual –motion machine of the second kind 第二类永动机??? 如果三峡水电站用降温法发电,使水 温降低5?C,发电能力可提高11.7倍。 第二类永动机??? 克劳修斯表述 不可能将热从低温物体传至高温物体而不引起其它变化。 克劳修斯表述 不可能将热从低温物体传至高温物体而不引起其它变化。 两种表述的关系 开尔文-普朗克 表述 证明1、违反开表述导致违反克表述 证明2、违反克表述导致违反开表述 热二律的实质 热一律与热二律 热一律否定第一类永动机 §4-2 卡诺循环与卡诺定理 卡诺循环— 理想可逆热机循环 卡诺循环热机效率 卡诺循环热机效率的说明 ? ?t,c只取决于恒温热源T1和T2 而与工质的性质无关; 卡诺逆循环?卡诺制冷循环 T0 ? c 卡诺逆循环?卡诺制热循环 T1 ? ’ 三种卡诺循环 例 题 例 题 例 题 * Second Law of Thermodynamics 能量之间数量的关系 热力学第一定律 能量守恒与转换定律 所有满足能量守恒与转换定律的过程是否都能自发进行 自然界自发过程都具有方向性 热量由高温物体传向低温物体 摩擦生热 水自动地由高处向低处流动 电流自动地由高电势流向低电势 自发过程具有方向性、条件、限度 摩擦生热 热量 100% 热量 发电厂 功量 40% 放热 Spontaneous process 自然界过程的方向性表现在不同的方面 热力学第二定律 热二律的表述有 60-70 种 1851年 开尔文-普朗克表述 热功转换的角度 1850年 克劳修斯表述 热量传递的角度 Kelvin-Planck Statement It is impossible for any device that operates on a cycle to receive heat from a single reservoir and produce a net amount of work. 热机不可能将从热源吸收的热量全部转变为有用功,而必须将某一部分传给冷源。 理想气体 T 过程 q = w Kelvin-Planck Statement T s p v 1 2 热机:连续作功 构成循环 1 2 有吸热,有放热 Heat Thermal Energy Sink 冷热源:容量无限大,取、放热其温度不变 但违反了热 力学第二定律 这类永动机 并不违反热力 学第一定律 第二类永动机是不可能制造成功的 环境是个大热源 锅 炉 汽轮机 发电机 给水泵 凝汽器 Wnet Qout Q 过热器 设水位差为180米 重力势能转化为电能: mkg水降低5?C放热: 单热源热机 水面 制冷系统 耗功 水 发电机 蒸汽 It is impossible to construct a device that operates in a cycle and produces no effect other than the transfer of heat from a lower-temperature body to a higher-temperature body. Clausius statement 热量不可能自
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