第三节热力学基础.ppt

一．循环过程 系统由某一状态出发，经过一系列变化过程后又回到原来的状态，这样的过程称为循环过程： 热学20 p O V 二．热机与致冷机 1．热机循环及其效率 热机：利用工作物质的循环过程把热转变成功的装置。 要使热不断地转变成功，只能通过循环过程。 热机循环为正循环（顺时针）。 热学20 p O V 热机的效率 2．致冷机及其致冷系数 致冷机：利用工质的循环过程，使热量从低温热源向高温热源传递的装置。 要把热量从低温热源传给高温热源，只能通过循环过程。 致冷循环为负循环（逆时针）。 热学20 p O V 致冷机的致冷系数 1. 卡诺循环：由两个等温过程和两个绝热过程组成: 热学23 3 2 1 4 O V p T=T1 绝热 T=T2 绝热 三. 卡诺循环及其效率 2. 卡诺热机的效率 热学23 3(P3V3T2) 2(P2V2T1) 1(P1V1T1) 4(P4V4T1) O V p Q1 Q2 热学22 T1 Q1 ?E=0 A Q2 T2 结论： 1）?只与T1和T2有关，而与工质无关 2）?=1-T2/T1100% 3. 卡诺致冷机的致冷系数 热学23 3(P3V3T2) 2(P2V2T1) 1(P1V1T1) 4(P4V4T1) O V p Q1 Q2 热学22 T1 Q1 ?E=0 A Q2 T2 结论： 2） 1）ω只与T1和T2有关，而与工质无关 　萨迪-卡诺（Sadi Carnot）, 1796～1832, 法国物理学家。1824年，他（28岁）创立理想热机理论，“卡诺热机”、“卡诺循环”和“卡诺定理”，已是大家所熟悉的科学名词。但卡诺的理论在创立后长期未能得到应有的重视。 §3—5热力学第二定律 卡诺定理 一、自发过程的方向性及其限度 在没有外界的帮助下自动发生的过程称为自发过程。 自发过程具有确定的方向性 2. 自发过程的进行是有一定的限度的 二. 热力学第二定律的两种表述 1. 开尔文表达 不可能从单一热源吸收热量，使之完全变为有用功，而不放出热量给其他物体，或者说不产生其它影响。 理解“不产生其影响”的含义 T2 T1 A=Q1-Q2 Q2 Q1 B T1 T2 Q2 A=Q1-Q2 单热源热机（第二类永动机）是不可能制成的 T1 A=Q Q B 实际热机最少要有两个高低温热源（T1，T2）， 　热机的效率?100% A Q2 Q1 B T1 T2 表明了热功转化的不可逆性 2. 克劳修斯表达 不可能把热量从低温物体传向高温物体而不产生其它影响 A Q2 Q1＝ Q2＋A B T1 T2 T2 T1 Q2 A=Q1-Q2 理解“不产生其影响”的含义 要使热量从低温物体传给高温物体，必须有外界　做功。即致冷机的致冷系数不可能无限大。 A Q2 Q1 B T1 T2 表明了热量传递的不可逆性 T1 T2 Q (T1T2) T1 T2 Q (T1T2) 二. 两种表述的等效性 1. 如果开尔文表述不成立，则克劳修斯表述也不成立 Q2 Q1+Q2 B A=Q1 B Q1 高温热源T1 低温热源T2 Q2 Q2 高温热源T1 低温热源T2 2. 如果克劳修斯表述不成立，则开尔文表述也不成立 Q2 A=Q1-Q2 Q2 Q1 B 高温热源T1 低温热源T2 A=Q1-Q2 B Q1-Q2 高温热源T1 低温热源T2 * * 第三章 热力学基础 热力学是以物质的热现象为研究对象的理论，是物理学的一个分支学科。 宏观方法：把系统看成一个整体，从基本的热力学定律（这些定律是从观察、实验中总结出来的）出发，通过严密的逻辑推理的方法研究系统的各种宏观性质及其变化规律——热力学。 微观方法：依据微观粒子热运动所满足的力学定律，通过统计的方法研究系统的宏观性质，并揭示各种热现象的本质——统计物理学。 §3 — 1 理想气体的状态方程 准静态过程 1. 热力学系统 一、热力学系统的状态参量 热力学系统 外界 把热力学研究的对象视为一个系统，称为热力学系统，而系统以外的部分则称为外界。 根据系统与外界的关系可以将系