大学物理上第8章.ppt

3、卡诺制冷系数： 例：家用电冰箱，冷冻室（低温热源）T2=250K，散热器（高温热源）T1=310K，卡诺制冷系数为 即，消耗1J电能，从冷冻室取出4.17J热能。 例题8-7 abcd为1mol单原子理想气体的循环过程，求： 1）气体循环一次，在吸热过程中从外界共吸收的热量。 2）气体循环一次对外做的净功。 解：1） ab为等容过程： bc为等压过程： 2） 解： 1) p-V 图，如右图所示 求：1）画出p –V 图 。2）求 。 3）求一次循环气体对外做的功。 4）该热机的效率？ 例题8-8有一热机,工作物质为5.8 g空气（双原子气体 ） 它工作时的循环由三个分过程组成，先由状态1（ ）等容加热到状态 2（ ），然后绝热膨 胀到状态3（ ） ，最后经等压过程回到状态1。 3）先求各分过程中气体对外做的功： (或者根据 计算) 因此，一次循环对外做的净功： 4）三个分过程中只有等容过程升温吸热： 例题 1mol 理想气体在T1 = 400K 的高温热源与T2 = 300K的低温热源间作卡诺循环（可逆的）。在400K 的等温线上起始体积为V1 = 0.001m3，终止体积V2 = 0.005m3，试求此气体在每一循环中： 1）从高温热源吸收的热量Q1 ； 2）气体所作的净功A ；3）气体传给低温热源的热量Q2 。 解：1）在高温热源等温膨胀时，吸热。 2）由热机效率： 3） 8.5.1 自发过程的方向性 任何宏观自发过程都具有方向性。所谓自发过程，指的是不受外界干预的条件下所进行的过程。 大量的实验事实表明：任何宏观自发过程都具有方向性。孤立系统过程进行的方向总是从非平衡态到平衡态，而不可能在无外来作用的条件下，自发地从平衡态过渡到非平衡态。 8.5 热力学第二定律 例如： (1)热传导：热量只能从高温热源自动地传到低温热源； (2)功变热：功可以自发地转化为热（摩擦生热），但热不能自动转化为功； (3)自由膨胀：气体可自动膨胀，但不可自动收缩体积。 8.5.2 可逆过程和不可逆过程 一个系统由某一状态出发，经过某一过程达到另一状态，如果存在另一过程，它能使系统和外界完全复原（即系统回到原来的状态，同时消除了系统对外界引起的一切影响），则原来的过程称为可逆过程； 反之，如果用任何方法都不可能使系统和外界完全复原，则原来的过程称为不可逆过程。 1、一切与热现象有关的宏观过 程都是不可逆过程。 ?热传递 ?功热转换 ?理想气体的膨胀 注意 2、只有无摩擦的准静态过程才是可逆的。 （理想过程） 8.5.3 热力学第二定律 1、克劳修斯表述 ( 1850年 ) ： 不可能把热量从低温物体传到高温物体而不引起外界的变化。 或：热量不可能自动地从低温物体传向高温物体。 如果能自动进行，则 热力学第二定律指出了热传导方向性： 高温 自动 低温 低温 非自动 高温 热力学第二定律并不意味着热量不能从低温物体传到高温物体，而是不能自动地从低温物体传到高温物体。 注意 2、开尔文表述 （1851年）： 1）第二类永动机不可实现 。 不可能从单一热源吸收热量，使之完全变为有用功而不产生其它影响。 2）热力学第一定律与热力学第二定律的比较： 3）热力学第二定律指出了热功转换的方向性： 功 自发 热 100 % 转换 热 非自发 功 不能 100% 转换 说明 违反热力学第二定律 违反热力学第一定律 8.5.5 热力学第二定律的统计意义 微观态：如果可把每个分子编号，所有分子的每种具体 分布花样称为一种微观态。 宏观态：如果不考虑分子之间的差别，只考虑分子宏观 分布，这样的状态称为宏观态。 显然，每个宏观态可以包含多个微状态。 2、不可逆过程的统计解释： 1、微观态与宏状态： 下面以气体自由膨胀为例说明自发过程的不可逆性。 热力学概率：与同一宏观态对应的微观态的个数称为 热力学概率，记为? 。 宏观分布 （宏观态） 具体分布 （微观态） 共有