大学物理第九章精品课程.ppt

书P32 9-7 : 一定量理想气体经历了某一循环过程，其中AB和CD是等压过程，BC和DA是绝热过程。已知B点和C点的状态温度分别为TB和TC ，求此循环效率。 解： C D A B p1 p2 p V O A→B为等压吸热过程： 则 ∵ A→B、C→D为等压过程，故 ∵ B→C、D→A为绝热过程，故 ∴ C→D为等压放热过程： 两式相除 辅P176 4: 3.2?10 -2 kg氧气作ABCD循环过程。A?B和C ? D都为等温过程，设T1=300K，T2=200K，V2 =2V1。求循环效率。 D A B C T1=300K T2=200K V2 V1 V p O 解： A→B为等温吸热过程： D→A为等体吸热过程： B→C等体放热过程： C→D等温放热过程： §9.7 热力学第二定律和不可逆过程 卡诺定理 一切热力学过程都满足热力学第一定律，那么满足热力学第一定律的任意过程都能实现吗？ 一、自然过程的方向性 1、热传导现象：热量自动地从高温物体传递给低温物体，但相反的过程，即热量自动地从低温物体传递给高温物体却不可能实现。 2、功变热现象：转动的飞轮因摩擦而停止，机械能因作功而转变为内能。但相反的过程，即静止的飞轮由于变冷而转动起来是不可能实现的。 3、自由膨胀：隔板分为左右两半，左边储有一定量的气体，右边为真空。抽去隔板气体自动向真空膨胀，但气体决不会自动地收缩到容器的左边去，而另一半变为真空。 4、扩散过程：容器内用隔板将两种 不同的气体分成两部分，抽去隔板，两种气体自动的发生扩散现象，但相反的过程，即均匀混合的两种气体自动地分离是不可能的。 可逆过程： 设在某一过程 P 中，系统从状态 A变化到状态B 。如果能使系统进行逆向变化，从状态 B 回复到初状态 A ，而且在回复到初态 A 时，周围的一切也都各自恢复原状，过程P就称为可逆过程。 可逆过程是一个理想过程。 如果系统不能回复到原状态A，或者虽能回复到初态A，但周围一切不能恢复原状，那么过程P称为不可逆过程。 不可逆过程： 一个系统在没有外界的作用下，自发进行的过程。 可逆机： 能产生可逆循环过程的机器。 不可逆机： 不能产生可逆循环过程的机器。 二、热力学第二定律的两种表述 可逆过程： 设在某一过程 P 中，系统从状态 A变化到状态B 。如果能使系统进行逆向变化，从状态 B 回复到初状态 A ，而且在回复到初态 A 时，周围的一切也都各自恢复原状，过程P就称为可逆过程。 可逆过程是一个理想过程。 如果系统不能回复到原状态A，或者虽能回复到初态A，但周围一切不能恢复原状，那么过程P称为不可逆过程。 不可逆过程: 自发过程: 自然界的一切自发过程都是不可逆过程 自然界中许多过程能够自发地发生，它们满足能量转化和守恒定律，即热力学第一定律，但也有许多过程虽然不违背热力学第一定律，但不会自发地发生，即自然过程具有方向性。热力学第二定律就是用来判断过程进行的方向性的。 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完全变为有用的功而不产生其他影响。 开尔文表述： 第二类永动机不可能制成 不可能把热量从低温物体传到高温物体而不引起其他变化。Or 热量不可能自动地从低温物体传到高温物体。 可以证明，热力学第二定律得两种表述是等价的。（略） 第二类永动机不可能制成 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完全变为有用的功而不产生其他影响。 开尔文表述： 第二类永动机： 开尔文表述指出了单热源的热机是造不成的，但并不违反热力学第一定律，因此这类热机称为第二累永动机。 克劳修斯表述： 热力学第二定律的实质在于指出，一切与热现象有关的实际宏观过程都是不可逆过程。 只有无摩擦力等耗散力作功的准静态过程才是可逆过程。 三、卡诺定理（选讲） 在相同的高温热源与相同的低温热源之间工作的一切可逆机，不论用什么工作物质，效率相等。 2. 在相同的高温热源与相同的低温 热源之间工作的一切不可逆机的 效率不可能高于可逆机的效率。 提高热机效率的途径： ? 尽量提高两热源的温差； ? 尽量减少不可逆因素。 流体特征区别于刚体任意两点间的距离始终保持不变 P.*/69 热力学基础 * P.*/76 质点动力学 热学 热力学 分子动理论 从现象中找规律 透过现象追本质 宏观规律 微观机制 第9章 热力学基础 热力学理论基础:热力学第一定律 热力学第二定律 （热力学第零定律） §9-1 状