熱力學第二定律卡諾定理課件

熱力學第二定律卡諾定理ppt課件1熱力學第二定律卡諾定理ppt課件第二定律的提出（1）

第一定律無法說明功熱轉換的條件；（2）

第一定律無法說明熱傳導的方向性、氣體自由膨脹的不可逆性問題。一熱力學第二定律的兩種表述不可制成一種循環(huán)動作的熱機，它只從單一熱源吸取熱量，使之完全變?yōu)橛杏霉Χ划a生其他影響。1．開爾文表述熱力學第二定律的開爾文表述也可表述為：第二類永動機是不可能造成的。第二定律的提出（1）第一定律無法說明功熱轉換的條3等溫膨脹過程是從單一熱源吸熱做功，而不放出熱量給其他物體，但它非循環(huán)過程。12W

WWabcd低溫熱源高溫熱源卡諾熱機卡諾循環(huán)是循環(huán)過程，但需兩個熱源，且使外界發(fā)生變化。等溫膨脹過程是從單一熱源吸熱做功，而不放出熱42克勞修斯說法不可能把熱量從低溫物體傳到高溫物體而不引起其他變化?？藙谛匏贡硎鲆部梢员硎鰹椋簾崃坎豢赡茏詣拥貜牡蜏匚矬w傳向高溫物體，其中“自動地”是指不需要消耗外界能量。雖然卡諾致冷機能把熱量從低溫物體移至高溫物體，但需外界做功且使環(huán)境發(fā)生變化。2克勞修斯說法不可能把熱量從低溫物體傳到高溫物體5熱力學第二定律適用范圍和條件是：（1）對有限范圍內的宏觀過程是成立的；（2）不適用于少量分子的微觀體系；（3）也不能把它推廣到無限的宇宙。熱力學第二定律是獨立于熱力學第一定律的新規(guī)律，是大量實驗和經驗的總結，可以證明，熱力學第二定律開爾文說法與克勞修斯說法是等效性，并且熱力學第二定律還可有多種說法，每一種說法都反映了自然界過程進行的方向性。熱力學第二定律適用范圍和條件是：熱力學第二定律是獨立于熱力學6二、可逆過程和不可逆過程

可逆過程:一個系統(tǒng)，由某一狀態(tài)a出發(fā)，經過一過程L達到另一狀態(tài)b，如果系統(tǒng)從狀態(tài)b出發(fā)，沿過程L的反方向進行，可以經過和原來一樣的那些中間狀態(tài)，重新回到狀態(tài)a，而且消除過程L中外界所引起的一切影響，則過程L稱為可逆過程。反之，如果沿過程L的反方向進行，不能使系統(tǒng)和外界完全復原，則過程L稱為不可逆過程。

二、可逆過程和不可逆過程可逆過程:一個系統(tǒng)，由7（1）無摩擦的準靜態(tài)過程是可逆過程。（2）功變熱的過程是不可逆過程。（3）氣體的自由膨脹是不可逆過程。初態(tài)末態(tài)（4）氣體的迅速膨脹是不可逆過程。（1）無摩擦的準靜態(tài)過程是可逆過程。（2）功變熱的過程是不可8非自發(fā)傳熱自發(fā)傳熱高溫物體低溫物體熱傳導熱功轉換完全功不完全熱自然界一切與熱現象有關的實際宏觀過程都是不可逆的.熱力學第二定律的實質無序有序自發(fā)非均勻、非平衡均勻、平衡自發(fā)非自發(fā)傳熱自發(fā)傳熱高溫物體低溫物體熱傳導熱功轉換完全9實例：生命過程是不可逆的：出生

童年

少年

青年中年

老年火葬場不可逆！

“今天的你我怎能重復昨天的故事!”君不見黃河之水天上來，奔流到海不復返。君不見高堂明鏡悲白發(fā)，朝如青絲暮成雪。實例：生命過程是不可逆的：童年少年青年中年10三、卡諾定理1．定理內容定理一：所有工作于相同高溫熱源與低溫熱源之間的可逆機，其效率相等，都等于理想氣體可逆卡諾熱機的效率，即定理二：工作于相同高溫熱源與低溫熱源之間的所有不可逆熱機的效率不大于可逆熱機的效率。三、卡諾定理1．定理內容定理一：所有工作于相同高溫熱源與低溫11（1）在相同的高溫熱源和相同的低溫熱源間工作的一切可逆熱機其效率都相等，而與工作物質無關。（2）在相同的高溫熱源和相同的低溫熱源間工作的一切不可逆熱機其效率都不可能大于可逆熱機的效率?？ㄖZ定理在原則上解決了熱機效率的極限值問題。注意：熱源指的是溫度均勻的恒溫熱源；在兩熱源間工作的可逆機只能是卡諾熱機；卡諾在1824年提出其定理，熱力學第一、第二定律均未建立。他是在熱質說及第一類永動機不可能的基礎上給出證明，證明的方法是錯誤的，但結果卻是正確的。2．卡諾定理說明（1）在相同的高溫熱源和相同的低溫熱源間工作的一切可逆熱機其12（1）在相同的高溫熱源和相同的低溫熱源間工作的一切可逆致冷機，其致冷系數都相等，而與工作物質無關。（2）在相同的高溫熱源和相同的低溫熱源間工作的一切不可逆致冷機，其致冷系數都不可能大于可逆致冷機的致冷系數。3．對致冷機，我們可引入類似的卡諾定理：（1）在相同的高溫熱源和相同的低溫熱源間工作的一切可逆致冷機13思考題8–10一條等溫線與一條絕熱線能否相交兩次？兩條等溫線和一條絕熱線是否可以構成一個循環(huán)？為什么？8–11據熱力學第二定律判定下面兩種說法是否正確？（1）功可以全部轉化為熱，但熱不能全部轉化為功；（2）熱量能夠從高溫物體傳到低溫物體，但不能從低溫物體傳到高溫物體。思考題8–10一條等溫線與一條絕熱線能否相交兩次？兩條等溫148–12下列過程是可逆的？還是不可逆的？（1）汽缸與活塞組合中裝有氣體，當活塞上沒有外加壓力活塞與汽缸間沒有摩擦時（不計活塞的質量）；（2）上述裝置，當活塞上沒有外加壓力，活塞與汽缸間摩擦很大，使氣體緩慢地膨脹時；（3）上述裝置，沒有摩擦，但調整外加壓力，使氣體能緩慢地膨脹；（4）在一絕熱容器內盛有液體，不停地攪動它，使他溫度升高；8–12下列過程是可逆的？還是不可逆的？15（5）一傳熱的容器內盛有液體，容器放在一恒溫的大水池內，液體被不停地攪動，可保持溫度不變；（6）在一絕熱容器內，不同溫度的液體進行混合；（7）在一絕熱容器內，不同溫度的氦氣進行混合。（5）一傳熱的容器內盛有液體，容器放在一恒溫的大水池內，液體16例題1關于熱功轉換和熱量傳遞過程，有下面一些敘述：（1）功可以完全變?yōu)闊崃?，而熱量不能完全變?yōu)楣Γ?）一切熱機的效率都只能夠小于１（3）熱量不能從低溫物體向高溫物體傳遞（4）熱量從高溫物體向低溫物體傳遞是不可逆的以上這些敘述

（A）只有（2）、（4）正確。

（B）只有（2）、（3）、（4）正確。（C）只有（1）、（3）、（4）正確。（D）全部正確。

（A）例題1關于熱功轉換和熱量傳遞過程，有下面一些敘述：（A）只17

例題2

根據熱力學第二定律可知：（A）功可以全部轉換為熱，但熱不能全部轉換為功（B）熱可以從高溫物體傳到低溫物體，但不能從低溫物體傳到高溫物體（C）不可逆過程就是不能向相反方向進行的過程（D）一切自發(fā)過程都是不可逆的．（D）例題2根據熱力學第二定律可知：（A）功可以全部轉換為熱，18例題3

“理想氣體和單一熱源接觸作等溫膨脹時，吸收的熱量全部用來對外做功．”對此說法，有如下幾種評論，哪種是正確的？

（A）不違反熱力學第一定律，但違反熱力學第二定律（B）不違反熱力學第二定律，但違反熱力學第一定律

（C）不違反熱力學第一定律，也不違反熱力學第二定律

（D）違反熱力學第一定律，也違反熱力學第二定律（C）

例題3“理想氣體和單一熱源接觸作等溫膨脹