高二物理競賽多方過程 課件

多方過程概念多方過程多方過程理想氣體物態(tài)方程VpRMmT熱力學(xué)第一定律QAE等體、等壓、等溫狀態(tài)參量pVT分別不變絕熱pVT都變但過程量Q0MmCTQ即0或0現(xiàn)在討論（多方）過程pVT都變Q或()CC

的普遍情況為常量（含零及非零）時墓碑上的公式

玻耳茲曼關(guān)系式不僅對熵作了微觀解釋，說明熵是系統(tǒng)微觀粒子無序程度的度量。

而且為20世紀(jì)下半葉信息時代的開創(chuàng)和揭開遺傳密碼的奧秘奠定了重要基礎(chǔ)，

從而把熵的概念推廣到信息系統(tǒng)及生命系統(tǒng)中。玻耳茲曼是統(tǒng)計物理學(xué)的泰斗，其貢獻(xiàn)十分突出，以他的英名命名的方程、公式很多，也都很重要。但是,在他的墓碑上沒有墓志銘,唯有玻耳茲曼關(guān)系式鐫刻在他的胸像上面的云彩中。l

這是因為玻耳茲曼關(guān)系已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出他的其它貢獻(xiàn)。

玻耳茲曼關(guān)系不僅把宏觀量熵與微觀狀態(tài)數(shù)聯(lián)系起來，從而以熱力學(xué)概率形式表述了熵及熱力學(xué)第二定律的重要物理意義，而且對信息科學(xué)、生命科學(xué)乃至社會科學(xué)的發(fā)展都起了十分關(guān)鍵性的推動作用，對20及21世紀(jì)科學(xué)和技術(shù)的發(fā)展產(chǎn)生極深遠(yuǎn)的影響。[例11]求mol的某種理想氣體進(jìn)行絕熱自由膨脹的熵變。設(shè)兩部分體積分別為V1和V2解：系統(tǒng)絕熱對外不做功即溫度不變設(shè)想氣體經(jīng)過一個可逆等溫膨脹過程某理想氣體的摩爾熱容為Cv，經(jīng)可逆等容過程溫度由T升至2T，則氣體的熵變S＝________。熱學(xué)---over多方過程方程常量VpnnCV((CCp((pVnVpnVpn1122多方過程系統(tǒng)對外作功ApVdV12VV12VVpn11VnVdVp11Vp22n1MmTR((T12n1內(nèi)能變化EMm((T1T2CV吸收熱量QAEMm((T1T2CMm((T1T2CVMmTR((T12n1等溫過程n1常量Vp絕熱過程gn常量Vpg等壓過程n0CCp等體過程nCCV8CVCCpnn1可寫成n

可以是非整數(shù)，給定一個對應(yīng)著一個多方過程n

等溫、絕熱、等壓、等體過程，是多方過程的特例n1g介于等溫與絕熱之間的過程1ngn008080反證法證明設(shè)可逆機a的效率為a它小于另一熱機b的效率b即a可<b任現(xiàn)有兩部熱機，一為可逆機a.以圓圈表示.另有一任意熱機b(是可逆的，也可是不可逆的)，以方框表示.

它們都工作在相同的高溫?zé)嵩?溫度為T1

)及低溫?zé)嵩?溫度為T2

)之間。l

若熱機a從高溫?zé)嵩次鼰酫1,向外輸出功W后，再向低溫?zé)嵩捶懦鯭2

的熱。

T1T2

｜Q1’｜-｜Q2’｜=｜Q1｜-｜Q2｜將它代入a可<b任

利用熱機效率的定義，調(diào)節(jié)熱機b的沖程(即活塞移動的最大距離)，使兩部熱機在每一循環(huán)中都輸出相同的功(W=W

‘

)｜Q1｜-｜Q1’｜=｜Q2｜-｜Q2’｜>0則有因，｜Q1｜-｜Q1’｜=｜Q2｜-｜Q2’｜則有熱量｜Q2｜-｜Q2’｜從低溫?zé)嵩床粩嗔鞯礁邷責(zé)嵩慈?，而外界并未對?lián)合機器作功，因而違背克氏表述。l

把a機與b機聯(lián)合運轉(zhuǎn)，這時熱機b的輸出功恰好用來驅(qū)動制冷機a。

聯(lián)合運轉(zhuǎn)凈效果是，高溫?zé)嵩磧舻脽崃浚黁1｜-｜Q1’｜

，低溫?zé)嵩磧羰崃浚黁2｜-｜Q2’｜說明前面的假定是錯誤的.

正確的只能是b機效率不能大于a機的效率，即

l

若b機也是可逆機，按與上類似的證明方法，也可證明卡諾定理指出了提高熱機效率的方向——使實際的不可逆機盡量地接近可逆機卡諾的功績卡諾的功績l

卡諾的偉大就在于，他早在1824年，即第二定律發(fā)現(xiàn)之前26年就得到了這一“不可能性”，假如年輕的卡諾不是因病于1832年逝世，他完全可以創(chuàng)立熱力學(xué)第二定