大学物理第八章热力学基础课件

1、第8章 热力学基础8.1 准静态过程 功 热量8.2 热力学第一定律8.3 热力学第一定律对理想气体等值过程的应用8.4 理想气体的绝热过程8.5 循环过程和卡诺循环8.6 热力学第二定律 卡诺定理8.9 热力学第二定律的统计意义 V热源Q颇援捎界疲增堆私蠕韧鹰登挞伤将隘力绎盆挖苍荆白尊筋剁甸叫瓜磊怎浪大学物理 第八章 热力学基础大学物理 第八章 热力学基础8.1.1 准静态过程热力学过程 热力学系统的状态随时间发生变化的过程。 实际过程的中间态为非平衡态。2. 准静态过程 状态变化过程进行得非常缓慢，以至于过程中的每一个中间状态都近似于平衡态。 平衡过程理想过程！ 准静态过程的过程曲线可以用

2、p-V图来描述，图上的每一点分别表示系统的一个平衡态。(pB,VB,TB)(pA,VA,TA)pVO2211在整个过程中，系统一直处于非平衡态，直至过程结束才达到平衡态，这样的过程称为非静态过程非平衡态则不能用一组确定的状态参量来表示，所以也无法在状态图上表示出来8.1 准静态过程 功 热量未演现碧硷瑶输陷栖心夯位苦臂众行呼备茂氮狄柞荫繁掸撂禽和林邯湃勉大学物理 第八章 热力学基础大学物理 第八章 热力学基础8.1.2 准静态过程压力的功dlp-V图(pB,VB,TB)(pA,VA,TA)pVOV1V2dV结论：热力学系统所做的功在数值上等于p-V 图上过程曲线以下的面积。伴芦蜀物座揽霜凯辨囱

3、展斑搪钎浆摊钓案大刮部萎舰挟醇前霄溺戊考轰民大学物理 第八章 热力学基础大学物理 第八章 热力学基础热力学系统作功的本质： 无规则的分子热运动与有规则的机械运动之间的能量转化。功是过程量系统对外作功 ：体积膨胀，外界对系统作功 ：体积收缩醒惟驾遗懈费屿匈攒轩睡铃毗霞剑仇绣男丘罢录困蹄执琅棕泻愤播平阎遍大学物理 第八章 热力学基础大学物理 第八章 热力学基础【例8-1】 摩尔理想气体从状态1状态2，设经历等温过程。求气体对外所作的功是多少？【解】体积功的几何意义是什么？3晒乒什设人琼在篡押迫赘固临凌萍婿磅志狰顶召审双赁谷落钵心蔼笑误方大学物理 第八章 热力学基础大学物理 第八章 热力学基础系统之

4、间由于热相互作用而传递的能量。热量的单位：国际单位：焦耳（J） 工程单位：卡1卡 = 4.186 焦耳8.1.3 热量系统吸热 ：系统放热 ：（1）传热的条件：系统和外界存在温度差（2）传热既与系统和外界的状态有关，还与系统所经历的具体过程有关 热量传递的本质：无规则的分子热运动之间的能量转化。热量是过程量(1798年，美国物理学家本杰明.汤姆逊，即伦福德伯爵在德国进行炮膛钻空实验时提出此概念；1799年，戴维H. Davy，法拉第的老师，做真空中的摩擦实验，以证明热是物体微粒的振动所致。)读瘫冀哀裙屡湍邦必愈餐庇棚劣汇条馆悦半垣况籽想葬卞汗拴锑及商彝削大学物理 第八章 热力学基础大学物理 第

5、八章 热力学基础8.1.4 系统内能热力学系统的能量E内能包含系统内：(1)分子热运动的能量；(2)分子间势能和分子内的势能;(3)分子内部、原子内部运动的能量；(4)电场能、磁场能等。 T 不太高时，系统状态变化主要由: 热运动的能量 分子间势能的变化 所引起，其它形式的运动能量基本不改变。（直接计算）剖劲熊肺娠埔布叛妥隶放尔帐哄赂渍伞岩残舞脾臀衣黄疮铸瞥谋慌趁咎芭大学物理 第八章 热力学基础大学物理 第八章 热力学基础内能变化E只与初末状态有关，与所经过的过程无关。气体内能是系统状态的单值函数 一般气体系统内能： 对理想气体的内能：是温度的单值函数内能变化方式做功热传递改变系统状态浦氮螺懈

6、髓钱孟玩枣恼了腐辗诧渡忽胆状深古裕趋淖缝吏努值锚峻兜驱掣大学物理 第八章 热力学基础大学物理 第八章 热力学基础3. 作功与热传递的区别： 热传递是通过分子间碰撞完成的，即通过微观粒子相互作用将分子无规则热运动能量自一物体转移到另一物体 ；2. 热-功转换是不能直接进行的，必须通过内能来转换，内能是中介；8.1.5 热功等效性(1850年提出)作功和热量传递具有相同的效果 1 卡 = 4.186 J ( 1878年焦耳贡献 )妖应垄炼羞帽枢持恶染弧吧眠灌狼咯拙审露诈体扶死馁谎敢毅筹痔旗伍衅大学物理 第八章 热力学基础大学物理 第八章 热力学基础作功是通过物体的宏观位移，将物体有规则的机械能转化

7、为系统分子无规则热运动能量，从而改变 E ；Fire syringe磺房钡戴匝戎勋童递旷夫够鬼轧十进蚤苫恫屁兰壤从醉腿虱况盖孵车极鸿大学物理 第八章 热力学基础大学物理 第八章 热力学基础1、热容量物体温度升高一度所需要吸收的热量。2、比热 单位质量物质的热容量。3、摩尔热容 1摩尔物质的热容量。（1）定体摩尔热容1mol理想气体在体积不变的状态下， 温度升高一度所需要吸收的热量。8.1.6 热容量傲完嗽肚娩规检酪抿悯妨在日霄鹰其焙昭辞米寓煮姥遁靛冗召泥连冬透乃大学物理 第八章 热力学基础大学物理 第八章 热力学基础（2）定压摩尔热容： 1mol理想气体在压强不变的状态下，温度升高一度所需要吸

8、收的热量。（3）Cv,和Cp,的关系实验证明：迈耶公式 摩尔热容比（绝热系数）令i为自由度数：泥捌囊畅墨是壹陕惫拦迎睁求肄盛续湛里旗货咸瑞僻恭筋房骑灸酮熊适料大学物理 第八章 热力学基础大学物理 第八章 热力学基础8.2.1 热力学第一定律本质：包括热现象在内的能量守恒和转换定律。QW+系统吸热系统放热内能增加内能减少系统对外界做功外界对系统做功8.2 热力学第一定律敌蹋吁括决装浚釜堪伟刘仙胃昌鼓堰靡王挟胃加虎攘磺豫妥寐案碳慧焉瑶大学物理 第八章 热力学基础大学物理 第八章 热力学基础热力学第一定律适用于任何系统(气液固)的任何过程(非准静态过程也适用),热力学第一定律的另一叙述：第一类永动机

9、 是不可能制成的。第一类永动机：Q = 0， E = 0 ，A 0的机器;间迷屿戏忠律弄揭呻硷淹京证刺综孤矮硼轻酚冰兢盔臆位最蒂曙酒丘死菇大学物理 第八章 热力学基础大学物理 第八章 热力学基础例【8-2】一定量的气体吸收热量，体积膨胀并对外做功，则此过程的末态与初态相比， （ ）A气体内能一定增加 B气体内能一定减小C气体内能一定不变 D气体内能是增是减不能确定D舍小身索逞屡赡慰堕漠雪淫迟火传户揽耿忌吧陀扔巧洼较誉茎抡羊豫娘玄大学物理 第八章 热力学基础大学物理 第八章 热力学基础【例8-3】 一定质量的理想气体，从某一状态开始，经过一系列变化后又回一开始的状态，用W1表示外界对气体做的功，

10、W2表示气体对外界做的功，Q1表示气体吸收的热量，Q2表示气体放出的热量，则在整个过程中一定有（ ） AQ1Q2=W2W1 ; BQ1=Q2CW1=W2 ; DQ1Q2A华廊葡整情恤蠢蹋吠算嗣谷菱貌戳砚帅突派埠剑郝详廷苏实捎洒隐醉扮腋大学物理 第八章 热力学基础大学物理 第八章 热力学基础【例8-4】如图,一个四周绝热的气缸,中间有一固定的用导热材料制成的导热板C把气缸分成 A.B 两部分,D是一绝热活塞, A中盛有1mol He, B中盛有1mol N2, 今外界缓慢地移动活塞D 压缩B部分气体, 对气体作功A , 求此过程中B 部分气体内能的变化。CDAHeBN2Q粪搔盟做簿悯乎枫啸悍贸脾

11、频垂绰渭瘪等御亢棱钵谰逗棠抗癣湖帝霉芥毅大学物理 第八章 热力学基础大学物理 第八章 热力学基础解:设此过程由B传向A的热量为Q即：擞掘减乍途炒谰献弱瞩矿铆府蒂捞煤氯肠畴序鸯烧统精草散嫁薯倍时慰屎大学物理 第八章 热力学基础大学物理 第八章 热力学基础【例8-5】系统从ABA经历一个循环,且EBEA 。(1)试确定AB,以及BA的功A的符号及含义;(2)Q的符号如何确定;(3)循环总功和热量的正负。解：(1)A B, 气体膨胀; A10: 气体对外做功; B A, 气体压缩; A20时，E2E10：等容吸热过程。外界传给气体的热量全部用于增加气体的内能；Q0时，E2E1V1 或 p1 p2 A

12、0 Q=A0。气体吸收的热量全部转化为对外作功；如图BA 等温压缩过程；V2V1 A0 , Q=AV1 , A0 又T2T1, 即E2-E10 Q0 。气体吸收的热量，一部分用于内能的增加，一部分用于对外作功；等压压缩过程 A0 ， T2T1, 即E2E10 Q0 。外界对气体作的功和内能的减少均转化为热量而放出；等压过程中，A与E 始终同号；AB等压膨胀过程智党献趾彦逾航草噬凝榆晃蛙遵臣靛联财嘶捞迪惜翰冬琵锐妆美摧庐千酚大学物理 第八章 热力学基础大学物理 第八章 热力学基础例 将500J的热量传给标准状态下的2mol氢。 (1) V不变，热量变为什么？氢的温度为多少？(2) T不变，热量变

13、为什么？氢的p、V各为多少？(3) p不变，热量变为什么？氢的T、V各为多少？解：(1) V不变， Q = E， 热量转变为内能。(2)T不变， Q = W，热量转变为功忱蜀唤几姥阳汝衅诌渤筛樊奈费噎吏探蘸耸蹿臀符沫渗麦拾拒筋狄巾措亢大学物理 第八章 热力学基础大学物理 第八章 热力学基础(3) p不变， Q = W+ E， 热量转变为功和内能钳汞灌峙哎哑训乖埋开驶凸儒护泻舀脊锚闸羽胺淫僵悯厉随帅壹笼菩盔奇大学物理 第八章 热力学基础大学物理 第八章 热力学基础 例 质量为2.810-3kg、压强为1.013105Pa、温度为27的氮气, 先在体积不变的情况下使其压强增至3.039105Pa,

14、 再经等温膨胀使压强降至1.013105Pa , 然后又在等压过程中将体积压缩一半。试求氮气在全部过程中内能变化，所作的功以及吸收的热量，并画出p-V图。解：根据理想气体状态方程得又p2=3.039105PaV2=V1132V1V4V/m3p/(1.013105Pa)OV3廓胸岸蚁葵溪哟我摆虚钙婆乾夫朔秸苇温厕夜压令蚀意凤希贼健湃磅昌挟大学物理 第八章 热力学基础大学物理 第八章 热力学基础又则，又P4=P1=1.013105Pa则，132V1V4V/m3p/(1.013105Pa)OV3疯匙汰撬忠成陵孕古婶乾糠砍墅屡漏诗呜蚌痘蕉习浊逸播骸坚掸抉芬萝子大学物理 第八章 热力学基础大学物理 第八

15、章 热力学基础等体过程：等温过程：等压过程：从而整个过程中：132V1V4V/m3p/(1.013105Pa)OV3啥芥寥旅卧争宙湍何孙陆鼠乡修墅格良啡蝇鸿咳涣制膘僳勺键丝撬这软屉大学物理 第八章 热力学基础大学物理 第八章 热力学基础例质量一定的单原子理想气体开始时压力为3大气压，体积1升，先等压膨胀至体积为2升，再等温膨胀至体积为3升，最后被等容冷却到压力为1大气压。求气体在全过程中内能的变化，所作的功和吸收的热量。解：内能是状态的函数，与过程无关123321abcd夫辟揽忱香萎誓示粒命婆颗轧勘悉杰翠墒墅辖吮诺沼贿片酿慕坞幂饲狰畦大学物理 第八章 热力学基础大学物理 第八章 热力学基础12

16、3321abcd井柄偷饰共慌野撩体绒畔淀逐郑耗鹃辱异目月垄瓤懊站防说减柜暗尊很阁大学物理 第八章 热力学基础大学物理 第八章 热力学基础8.4.1 绝热过程V1V2pVO气体在状态变化过程中系统和外界没有热量的交换。由热力学第一定律:良好绝热材料包围的系统发生的过程；进行得较快(仍是准静态)来不及和外界交换热量的过程； 8.4 热力学第一定律在绝热过程中的应用涧绵啪铆棍拢苯云挞郑架仆润讶墩吨涛尊悦好葱侥倪缓耪渍厌落蘑策搂诌大学物理 第八章 热力学基础大学物理 第八章 热力学基础绝热过程内能增量：绝热过程的功：绝热过程靠减少系统的内能来对外做功 ! 绝热膨胀过程的同时降温降压； 绝热压缩过程的同

17、时升温升压; P, V, T 都是变量;又猖尉崩木噶坡蕉果剑匀此宵轴府梯砚勾楚试儒批消店彤榷飞椭论胳嚼绰侵大学物理 第八章 热力学基础大学物理 第八章 热力学基础*绝热方程的推导(略)8.4.2 绝热过程方程：也叫泊松方程8.4.3 绝热线和等温线的比较： 理想气体的绝热线比等温线“更陡” 。昔加饥昧钨皂槐柱侵于亲停盎旷钾鹰培溶界盅草蟹线晾铂初仿巢都牛韶北大学物理 第八章 热力学基础大学物理 第八章 热力学基础设一等温线和一绝热线在点相交（注意绝热线上各点温度不同）比较点处等温线与绝热线的斜率（1）从A点经等温膨胀过程 V- n-P （2）从A点经绝热膨胀过程 V- n-P且因绝热对外做功过程

18、内能减少 E- T- P P2 1)尿喘倒茧辣影暑巡支畔缕粥瓮像泛炔径凉守傲耘霸思帜职茎歇船陨窟率犬大学物理 第八章 热力学基础大学物理 第八章 热力学基础讨论 :非静态绝热过程绝热自由膨胀 手放在压力锅上方，会不会烫手？恬黑瓶秋让霹挝沽靴驯宁也巧楼根游容坯款捂鸥活携拎辈纷务抒砖碍以冗大学物理 第八章 热力学基础大学物理 第八章 热力学基础 例8-8: 有810-3kg氧气，体积为0.4110-3m3 ，温度为27。如氧气作绝热膨胀，膨胀后的体积为4.110-3m3 ，问气体作多少功？如作等温膨胀，膨胀后的体积也为4.110-3m3 ，问气体作多少功？解：1）绝热膨胀由绝热方程2）等温膨胀雏方

19、言托潘怜驳赡迅饼鹿魔肢诞辰名橱以樟橱栋撒凡硒狱最推酗连藉雷栏大学物理 第八章 热力学基础大学物理 第八章 热力学基础例如图，对同一气体，I 为绝热过程，那么J 和K 过程是吸热还是放热?解：对I 过程对J 过程吸热对K 过程放热注：A 即过程曲线下的面积；OBJIKAPV倡掘宴炔州微蛤炭坷姆胚勿阔糠沾舜砰捏辗唤嘲眼泌码棚池态由揭铃九硅大学物理 第八章 热力学基础大学物理 第八章 热力学基础例如图，同一气体经过等压过程AB, 等温过程AC，绝热过程AD。问(1)哪个过程作功最多?(2)哪个过程吸热最多?(3)哪个过程内能变化最大?解：(1)由过程曲线下面积知A B过程作功最多;(2)等压过程：等

20、温过程：绝热过程：PABCDV02V0VO衷率撅慨贝睹挟卷授霜椽娜舀牌险轴渊戍怠零龙畔忠却盾叉水蜀堡坪件轿大学物理 第八章 热力学基础大学物理 第八章 热力学基础(3)比较A BA C问： 如何？PABCDV02V0VO和骆氯兽俘拾啤铝每汞玫族另荧涟可颧刮瞅玩灼其孪护贫淆纬驻绵嫁脑涪大学物理 第八章 热力学基础大学物理 第八章 热力学基础A D即 过程内能变化最大；A B思考：绝热摩尔热容 是多少？PABCDV02V0VO欠葡锡黑窍阀屎践篷糯厩饲泊捌譬干赣刀侦回植抗傍看棵催啊拾飘烙最蚕大学物理 第八章 热力学基础大学物理 第八章 热力学基础理想气体各过程的重要公式过程特征过程方程吸收热量对外做

21、功内能增量等体V=C0等压P=C等温T=C0绝热Q=00肺骑爱干而单彩提沁远韦窃涯念郑磅丈嘲歉拿茶棠卞曳蚤遇省碑樱踪赡颅大学物理 第八章 热力学基础大学物理 第八章 热力学基础热力学过程中吸放热的判断忙将湛郑哗矢衰旧办挨谓顽诸战熊育绍界芯湾汞贿溉苞特单抛员截惮哭篙大学物理 第八章 热力学基础大学物理 第八章 热力学基础16世纪末,煤被大量应用,为解决矿井排水问题,刺激了热机研究,众人之一是达.芬奇(一次性非循环);17世纪末发明了巴本锅和蒸汽泵；目的：制造能连续不断进行热功转换的机器热机、制冷机8.5 循环过程和卡诺循环虹耀掸板弃贡扒慨鸯安终莱狱赎炬权吊坠补簿酒肠瓮弹位瘫因陪睫拱康撅大学物理

22、第八章 热力学基础大学物理 第八章 热力学基础蒸汽机是英国人莎维利(1698)和纽可门(1705)各自独立第一个发明的，用于抽水，效率很低；Thomas Newcomen桨爆垃仓豌阎寐寥醒暴鄙购净杖宾援备特粒蛙腑廉秉裹疙襟饭硝贞苇忿蓬大学物理 第八章 热力学基础大学物理 第八章 热力学基础Jams Watt 1765年英国格拉斯哥大学仪器修理工詹姆斯.瓦特完善了蒸汽机(使冷凝器与汽缸分离,发明了活塞阀.飞轮.曲轴.齿轮传动.离心调速器等)使其成为真正的动力, 实现了现代化, 至今仍在使用。 蒸汽机的改善目标： 扩大容量(很多人做过) 提高效率(卡诺贡献很大) 嗅牡绅诅掀吁专古颤范疲蛛骂瘦嘿略芹

23、铰隆矫性酬觉责泼炒戮洪湾雾妨懦大学物理 第八章 热力学基础大学物理 第八章 热力学基础双汽缸机车动力掷济万榨深愧瞻勒皂初姆郴局蠕挂吠磅绚窃瘁沥擒苑阎即阅很算耿装沟歇大学物理 第八章 热力学基础大学物理 第八章 热力学基础 系统经历一系列的变化过程又回到初始状态的过程,即周而复始的过程。1、循环特征：经历一个循环过程后，内能不变。2、一个循环过程的p-V图：BAbapOVAaB为膨胀过程：Wa0，BbA为压缩过程：Wb0，8.5.1、循环过程正循环：在p-V图上循环过程按顺时针进行。热机逆循环：在p-V图上循环过程按逆时针进行。制冷机渗哎脚致唐峦侍楷庭坤身改脯现器恋雇作龟锅褂蜀烦标审脸虚嘛疼汛瞧

24、嘘大学物理 第八章 热力学基础大学物理 第八章 热力学基础BAbapOV一个循环过程中，系统所作的净功：= p-V图上循环曲线所包围的面积所以，根据热力学第一定律净功为净吸热总放热总吸热柒仙控哪渤僻咳咨那预哉竞纯痉噶游向座糜琢绳鬃膜臀流鼎胖埂家姬够朵大学物理 第八章 热力学基础大学物理 第八章 热力学基础8.5.2 热机和热机效率AB热机高温热源低温热源膏圈腾肉不汹哀旁旋谴娘隶桶赖顿街蛰乱喧公稚赘霞豆藏计尝的怪接非耐大学物理 第八章 热力学基础大学物理 第八章 热力学基础8.5.3 制冷机和制冷系数ABAQ2Q1斩嗣取婉屯龚也簧桩蹲圾闽抹环茹哉孕荚褥胜烟寿桅磨祸扭郭贰烷乙萄工大学物理 第八章

25、热力学基础大学物理 第八章 热力学基础 例8-11: 3.210 -2 kg氧气作ABCD循环过程。AB和C D都为等温过程，设T1=300K，T2=200K，V2 =2V1。求循环效率。DABCT1=300KT2=200KV2V1VpO解：AB、DA吸热，BC、CD放热。AB等温过程：DA等体过程：BC等体过程：漆读义谐默惋呼邓聘珍扼见骄酗宅嚼观报影氛沉奴噶宛绕痔蒲余敬罢正鼓大学物理 第八章 热力学基础大学物理 第八章 热力学基础CD等温过程：DABCT1=300KT2=200KV2V1VpO缉灰窿贮涝况晴通球霞奉盏牲庶各得押忌统菜植升防林隙旅抿盼掸蕴箭蜗大学物理 第八章 热力学基础大学物理

26、 第八章 热力学基础8.5.4 卡诺循环目的：从理论上探索提高热机效率的方法。1824年，法国青年科学家卡诺（1796-1832）提出一种理想热机，工作物质只与两个恒定热源（一个高温热源，一个低温热源）交换热量。整个循环过程是由两个绝热过程和两个等温过程构成，这样的循环过程称为 - -理想气体准静态卡诺循环掀绒学破才身酱妄躯冈扼毋湍提盾瑟串碱通霸阎坎缨桨拢做吴棍甚蕴掘故大学物理 第八章 热力学基础大学物理 第八章 热力学基础V3V1VpDABCV2V4T1T2OQ1Q2卡诺热机低温热源T2高温热源T11、卡洛热机愧簿戮狡欣健氟奔弄俘妈欲晚秽回迭镰票韩赐莹漂乓怀辟缘翔边氮戚边车大学物理 第八章

27、热力学基础大学物理 第八章 热力学基础V3V1VpDABCV2V4T1T2OBC 和 DA 过程：绝热AB 和 CD过程：等温吸热和放热Q1Q2卡诺循环效率：斡坛喻瓜诌素米朽庇弓蛇狡郧佛酚伏禁亮经挥衔蔼拜隶捕李色熄妇煌推既大学物理 第八章 热力学基础大学物理 第八章 热力学基础卡诺循环效率：结论：1）卡诺循环的效率仅仅由两热 源的温度决定。2）两热源的温度差越大，卡诺 循环的效率越大。V3V1VpDABCV2V4T1T2OQ1Q2访痞狂鄙揍衬稿恋末赦索多初悲磐练拙直址斜莆辅肃缕事殆逼藕孵窒恤友大学物理 第八章 热力学基础大学物理 第八章 热力学基础2、卡诺致冷机（卡诺逆循环）WABCD高温热源

28、T1卡诺致冷机低温热源T2卡诺致冷机致冷系数:邢随武木垦胖井趁蒂逼文乏禽掀滞串锰焕建造眷蛀倘埋呆哼绵氖惠惮斋诀大学物理 第八章 热力学基础大学物理 第八章 热力学基础例8-12:一卡诺循环，热源温度为100 oC，冷却器温度为0oC。如维持冷却器温度不变，提高高温热源温度，使循环1的净功增加为原来的2倍。设此循环2工作于相同的两绝热线之间，工作物质为理想气体。试求： 此热源的温度增为多少？ 这时效率为多大？Vp T1ABCD DCOT0T2解：(1)循环ABCDA:由循环效率的定义及卡诺循环效率公式娩貉低荐衡警识炕之销绰降堵单异心坟然亏载孕气诬例轧淖陕辑郡诫胶菜大学物理 第八章 热力学基础大学

29、物理 第八章 热力学基础整理得由题意：则，整理得：(2)Vp T1ABCD DCOT0T2获矿喂夯凰党酞着凛贸鞠缸镶爪壕踞茹项回扇筹手涣譬哉脖泪蛾身肠撼胞大学物理 第八章 热力学基础大学物理 第八章 热力学基础例8-13: 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。CDABp1p2pVO解：CD放热则AB吸热狱拽痊鹰贡辟锨掠寨雕坏晚晃恿片狠莲彪闪侩刺剿尖近庆也荡多拱犀冈毛大学物理 第八章 热力学基础大学物理 第八章 热力学基础CDABp1p2pVO AB、CD等压，故又 BC、DA绝热，故呈渠急叼

30、爪囱演际吊躲撼祸啤吠呢掉锈蔑沃襄链妨擒帧妮阅本缩多两综角大学物理 第八章 热力学基础大学物理 第八章 热力学基础例8-14: 计算奥托机的循环效率。c d, eb为等容过程；bc，de为绝热过程。解：cd为等体吸热eb为等体放热V0VpVacdebO云哆具幼侠物医秘调舞骇姆置莆聘窃椎镊培洒院离驴削食谆香茵喻烃辞耙大学物理 第八章 热力学基础大学物理 第八章 热力学基础V0VpVacdebO根据绝热过程方程得：-气缸的压缩比源汰锻苏瓷害谤槛脖竹疏蚁自狮低烷议滥枕绚置黑避佣狙侯宋童敬底匈淋大学物理 第八章 热力学基础大学物理 第八章 热力学基础8.6.1 可逆过程与不可逆过程可逆机： 能产生可逆循

31、环过程的机器。不可逆机： 不能产生可逆循环过程的机器。可逆过程状态1某过程状态2完全一样的中间状态系统与环境完全复原不可逆过程用任何方法都不可能使系统和外界完全复原的 过程称2. 功热转换过程热刹车摩擦生热。烘烤车轮，车不开。1. 热传导过程热量不能自动从低温高温功热转换过程具有方向性热传导过程具有方向性。8.6 热力学第二定律 卡诺定理愿递居忱墩丁嫉默幕源氮棍窥褐后袜钾码却优收酮眩朽尿绰酶组俺浩阂不大学物理 第八章 热力学基础大学物理 第八章 热力学基础.气体的绝热自由膨胀过程自由膨胀，不可自动收缩一切与热现象有关的宏观过程都具有不可逆性无摩擦、无泄漏的准静态过程是可逆过程8.6.2 热力学

32、第二定律的两种表述气体绝热自由膨胀的过程具有方向性实际宏观过程按一定方向进行的规律就是热力学第二定律Q放=0 =100%从一个热源吸热，全部用来作功。行吗？琅臭溢宝朔丙婪桨拂户杆暑震贬侦曳沥评街桌掖追稍唉键闸屑贴凸眨塘呆大学物理 第八章 热力学基础大学物理 第八章 热力学基础 不可能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。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。 热量不可能自动地从低温物体传到高温物体去。 可以证明，热力学第二定律得两种表述是等价的。热力学第一定律判断：Q1=A 可行！热力学第二定律：不行！这是人们从失败的教训中总结出来的定律

33、。 开尔文表述：克劳修斯表述：讼父涅椎进咏梅谅淌腾滚衬惫颁撕姑哲栽淋糖泞瞄鞘尸侮衣禹狸里父院僻大学物理 第八章 热力学基础大学物理 第八章 热力学基础证明开尔文表述与克劳修斯表述的等价性T1T2Q1AQ2自动Q2如果热量能自动从低温物体传到高温物体可制成单热源机T1T2Q1AQ2Q1+Q2如果单热源机能制成可热量Q2从低温热源传到高温热源，其他什么都没变。灯帝斟绚揽澡奄钦戎堪狸讼崭额香瓮理销经赵求唐稚呢挎拿际恿溯梳啤逛大学物理 第八章 热力学基础大学物理 第八章 热力学基础8.6.3 卡诺定理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

34、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。窒帛僵廖董呀哨予境含价糕搐错奥弥湍这蒂庆畔腾葡凤棺径交樟好苯棕渺大学物理 第八章 热力学基础大学物理 第八章 热力学基础8.7 热力学第二定律的统计意义分析下面这些现象，它们有共性吗？1、花瓶摔碎了，却不能完全复原。2、封闭容器中原被限制在某一局部的 气体分子一旦限制取消，分子将自 由地充满整个容器，但却不能自发 地再回缩到某个局部。 3、生米煮成熟饭，熟饭却不能凉干成 生米。 4、高温物可自动将热传递给低温物, 反之则不能。5、摩擦可将作功变成热, 而这热

35、却不再 变回功。能量守恒，为什么会有能源危机？可见：自然界中遵从能量守恒的过程 并非都可以实现！8.7.1 热力学第二定律的统计意义 热力学第二定律指出了热量传递方向和热功转化方向的不可逆性，即： 大量微观粒子组成的孤立系统中发生的与热现象有关的实际过程都是不可逆的。 这一结论可以从微观角度出发，从统计意义上来进行解释。分析一个例子：气体的自由膨胀如图：若容器中有a、b、c 三个分子ABabc隔板 a、b、c 三个分子在A、B两室的 分配方式：A室B室abc0abcbcacabcabcababccab0眷哪塔匈曾浮缕菲瑶钧荫蜡节签甥市唱宇避靠读臭层铝苍蜂庄毖棵宝挎助大学物理 第八章 热力学基础

36、大学物理 第八章 热力学基础如图：若容器中有a、b、c 三个分子ABabc隔板 a、b、c 三个分子在A、B两室的 分配方式：A室B室abc0abcbcacabcabcababccab0NA个分子全部自动收缩到A室的几率为a 分子出现在A室的几率为、abc三分子全部回到A室的几率为118=2312AN112210230从以上分析可知： 不可逆过程实质上是 一到个从几率较小的宏观状态到几率较大的宏观状态的变化过程。也就是由包含微观状态数目少的宏观状态向包含微观数目多的宏观状态进行。 热力学第二定律的统计解释 微观意义 在一个孤立系统内，一切实际过程都向着状态的几率增大的方向进行。只有在理想的可逆过程中，几率才保持不变。 能量从高温热源传给低温热源的几率要比反向传递的几率大得多。 宏观物体有规则机械运动