第6章-热力学基础PPT.ppt

解　气体在等容升压过程bc中吸热Q1，在等容降压过程da中放热Q2，Q1和Q2大小分别为 热机效率为 因为cd和ab均为绝热过程 两式相减，得 得 于是得 令 称为压缩比，则有 冰箱循环示意图 三.卡诺循环 工质在两个恒定的热源(T1＞T2)之间工作的准静态循环过程。由等温膨胀，绝热膨胀，等温压缩，绝热压缩四个过程组成。 p d a b c Q2 Q1 0 V1 V4 V2 V3 v T1 T2 1.卡诺热机 等温线上吸热和放热 两条绝热线 (1)要完成一次卡诺循环必须有温度一定的高温和低温两个热源； (2)卡诺循环的效率只与两个热源温度有关； T1?，T2? ? ?? ， 实际上是? T1 (3) T1≠∞,T2 ≠0，故?不可能等于1或大于1 (4)可以证明：在相同高温热源和低温热源之间工作的一切热机中，卡诺热机的效率最高． 2.卡诺致冷机 p d a b c Q2 Q1 0 V1 V4 V2 V3 v T1 T2 致冷系数 若T1 = 293 K(室温) T2 273 223 100 5 1 e 13.6 3.2 0.52 0.017 0.0034 可见,低温热源的温度T2 越低,则致冷系数e越小, 致冷越困难。 一般致冷机的致冷系数约: 2?7. 例6-4 一卡诺制冷机从温度为－10 ℃的冷库中吸取热量，释放到温度为26 ℃的室外空气中，若制冷机耗费的功率是1.5 kW，求(1)每分钟从冷库中吸取的热量；(2)每分钟向室外空气中释放的热量． 解　(1)根据卡诺制冷系数有 所以，从冷库中吸取的热量为 (2)释放到室外的热量为 例 : 1mol氧气作如图所示的循环.求循环效率. a b c Qab Qbc Qca 等温线 0 V0 2V0 V p0 p 解: §6.4 热力学第二定律 问题: 热力学第一定律: 一切热力学过程都应满足能量守恒。 但满足能量守恒的过程是否一定都能进行? 热力学第二定律: 满足能量守恒的过程不一定都能进行! 过程的进行还有个方向性的问题。 一. 热力学第二定律的两种表述 1.开尔文表述 不可能制作一种循环动作热机，只从单一热源吸热量，使其完全变为有用功，而不引起其他变化。 开尔文表述的另一说法是: 第二类永动机是不可能制成的。 第二类永动机又称单热源热机 , 其效率 ? = 100％, 即热量全部转变成功。 2.克劳修斯表述 不可能把热量自动地从低温物体传到高温物体而不产生其他影响。 3.两种表述的等价性 低温热源T2 高温热源T1 低温热源T2 高温热源T1 高温热源T1 低温热源T2 低温热源T2 高温热源T1 二、可逆过程和不可逆过程 1.自然过程的方向性 对于孤立系统，从非平衡态向平衡态过度是自动进行的，这样的过程叫自然过程。 功热转换的方向性 水 叶片 重物 重物 绝热壁 功 ? 热 可以自然地进行 热 ? 功 能否自然地进行？ 热传导的方向性 热量可以从高温自动传递到低温区域. 但相反的过程却不能发生。 气体自由膨胀的方向性 气体自由膨胀是可以自动进行的,但自动收缩的过程谁也没有见到过。 扩散的方向性 不同气体自发地混合 ,不能自动分离. 自然过程不受外来干预(孤立系统),因此 一切与热现象有关的自然过程都都是按一定方向进行的, 反方向的逆过程不可能自动地进行。 热力学第二定律不仅指出了自然过程具有方向性，而且进一步指明了非孤立系统中,一切实际的宏观热力学过程都是不可逆的。 2. 可逆过程和不可逆过程 系统由某一状态经历某一过程达到另一状态，如果存在另一过程，它能使系统和外界同时复原，这样的过程就是可逆过程 。 可逆过程是理想过程 无耗散 + 准静态 可逆过程必然可以沿原路径的反向进行,系统和外界的变化可以完全被消除的过程。 不可逆过程, 用任何方法都不能使系统和外界同时恢复原状态的过程。 注意：不可逆过程不是不能逆向进行，而是说当过程逆向进行时，逆过程在外界留下的痕迹不能将原来正过程的痕迹完全消除。 (1) 实际的热力学过程是不可逆的 因为实际宏观过程都涉及热功转换、热传导和非平衡态向平衡态的转化。 (2) 不可逆过程是相互依存 一种不可逆过程的存在(或消失)， 则 另一不可逆过程也存在(或消失) 功热转换不可逆过程消失 ?热传导不可逆过程消失