第2章热力学基础5和6节

1、2-5 循环过程循环过程循环过程循环过程系统经历一系列变化后又回到初始状态的整个过程叫循环过程，简称循环。系统经历一系列变化后又回到初始状态的整个过程叫循环过程，简称循环。循环工作的系统称为工作物质，简称循环工作的系统称为工作物质，简称工质工质。因为内能只是状态的函数而循环过程的始末为同一个状态所以经历一个循环过程后工作因为内能只是状态的函数而循环过程的始末为同一个状态所以经历一个循环过程后工作物质的内能不变即：物质的内能不变即： E = 0 。若工质经历的循环是准静态过程，则此循环可用若工质经历的循环是准静态过程，则此循环可用P-V图上的一条图上的一条闭合曲线闭合曲线表示。表示。P-V图中表

2、示图中表示循环过程的循环过程的表示准静态过程表示准静态过程的闭合曲线之的闭合曲线之箭头箭头过程进行的过程进行的方向方向。气体在整个循环过程中对外做的气体在整个循环过程中对外做的净功净功等于曲线所包围的面积。等于曲线所包围的面积。沿沿顺时针顺时针方向进行的循环称为方向进行的循环称为正循环正循环。沿沿逆时针逆时针方向进行的循环称为方向进行的循环称为负循环负循环。按按正循环正循环过程工作的机器是把吸收热量的一部分用于作功因此称为过程工作的机器是把吸收热量的一部分用于作功因此称为热机热机按按负循环负循环过程过程 工作的机器是从外界获得功从而将热量由低温热源传向高温热源所以称工作的机器是从外界获得功从而

3、将热量由低温热源传向高温热源所以称致致冷机冷机。PVabcd0 PVabcd01正循环正循环 热机效率热机效率正循环特点：正循环特点：内能不变内能不变, 吸收热量吸收热量, 对外做功对外做功( 净功大于零净功大于零)。热机热机热机的工作是利用工质热机的工作是利用工质不断地不断地将热量转变为功将热量转变为功热机效率为一个热机效率为一个循环过程中系统对外所作的循环过程中系统对外所作的W功与吸收热量功与吸收热量 之比，以之比，以 代表代表热机的工作原理热机的工作原理高温热源高温热源低温热源低温热源热热机机Q吸吸Q放放A蒸汽机的循环过程蒸汽机的循环过程Heating 锅锅炉炉冷冷凝凝器器水泵水泵蒸汽蒸

4、汽水水水池水池1Q热机效率热机效率吸放吸放吸吸净1QQQQQQW 高温热源高温热源低温热源低温热源热热机机Q吸吸Q放放W1212111QQQQQQA则规定规定在一个循环过程从外界吸收的在一个循环过程从外界吸收的热量值为热量值为 ，而向，而向外界放出的外界放出的热量值以热量值以 代表代表; 都都为绝对值。为绝对值。1Q2Q1Q2Q PVabcd0 负循环负循环 致冷机的致冷系数致冷机的致冷系数(1)负循环特点：负循环特点：内能不变内能不变, 外界对系统做功外界对系统做功( 净净功小于零功小于零) , 系统放热。系统放热。(2)致冷机致冷机致冷机的工作是通过对工质做功，把低温物体致冷机的工作是通过

5、对工质做功，把低温物体的热量传递给高温物体。的热量传递给高温物体。致冷机的目的：致冷机的目的：将热量由低温物体传到高温物体，使低温物体将热量由低温物体传到高温物体，使低温物体降温。降温。(3)(3)致冷机的致冷系数致冷机的致冷系数致冷机的工作原理致冷机的工作原理高温热源高温热源致致冷冷机机Q吸吸W= Q放放 - Q吸吸Q放放低温热源低温热源212吸放吸吸QQQQQQWQe2-6 热力学第二定律热力学第二定律 一一 热力学第二定律的两种表述热力学第二定律的两种表述第二定律的提出第二定律的提出1 功热转换的条件第一定律无法说明功热转换的条件第一定律无法说明.2 热传导的方向性、气体自由膨胀的不可逆

6、性问题第一定律无法说明热传导的方向性、气体自由膨胀的不可逆性问题第一定律无法说明.12),(11TVp),(22TVp1p2p1V2VpVoWETQ W 等温膨胀过程是从等温膨胀过程是从单一热源吸热作功，单一热源吸热作功，而而不不放出热量给其它物体放出热量给其它物体,但它非循环过程但它非循环过程.低温热源低温热源2T高温热源高温热源1T卡诺热机卡诺热机1Q2QWVop2TW1TABCD21TT 卡诺卡诺循环是循环是循环过循环过程，但程，但需两个需两个热源，且使外热源，且使外界发生变化界发生变化. 等温膨胀过程是从等温膨胀过程是从单一热源吸热作功，单一热源吸热作功，而而不不放出热量给其它物体放出

7、热量给其它物体,但它非循环过程但它非循环过程.12),(11TVp),(22TVp1p2p1V2VpVoWETQ W低温热源低温热源2T高温热源高温热源1T卡诺热机卡诺热机1Q2QWVop2TW1TABCD21TT 卡诺卡诺循环是循循环是循环过程，环过程，但需两个但需两个热源，且热源，且使外界发使外界发生变化生变化. 永永 动动 机机 的的 设设 想想 图图1 开尔文说法：不可能制造出这样一种开尔文说法：不可能制造出这样一种循环循环工作的热机，它只使工作的热机，它只使单一单一热源冷却来做功，而热源冷却来做功，而不不放出热量给其他物体，或者说放出热量给其他物体，或者说不不使使外外界发生任何变化界

8、发生任何变化 . 虽然卡诺致冷机能把热量从低温物体移至高温物体，但需外界作功且使环境发生变化虽然卡诺致冷机能把热量从低温物体移至高温物体，但需外界作功且使环境发生变化 .2 克劳修斯说法：克劳修斯说法：不可能把热量从低温物体不可能把热量从低温物体自动自动传到高温物体而传到高温物体而不不引起引起外界的变化外界的变化 .注注 意意:1 热力学第二定律是大量实验和经验的总结热力学第二定律是大量实验和经验的总结.2 热力学第二定律开尔文说法与克劳修斯说法具有等效性热力学第二定律开尔文说法与克劳修斯说法具有等效性 .3 热力学第二定律可有多种说法，每一种说法都反映了自然界过程进行的方向性热力学第二定律可有多种说法，每一种说法都反映