《大学物理》课程PPT教学课件：第六章 热力学基础（6.7）热力学第二定律 卡诺定律

6-7热力学第二定律的表述卡诺定理第六章热力学基础 ◆第二定律的提出 1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 逆性问题第一定律无法说明 热力学第二定律的两种表述 1开尔文说法:不可能制造出这样一种循 环工作的热机,它只使单一热源冷却来做功,而 不放出热量给其他物体,或者说不使外界发生任 何变化

6 – 7 热力学第二定律的表述 卡诺定理 第六章热力学基础 1 开尔文说法：不可能制造出这样一种循 环工作的热机，它只使单一热源冷却来做功，而 不放出热量给其他物体，或者说不使外界发生任 何变化 . 第二定律的提出 1 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 逆性问题第一定律无法说明. 一 热力学第二定律的两种表述

6-7热力学第二定律的表述卡诺定理第六章热力学基础 OT Ke W 等温膨胀过程是从 (p2,V2,T 单一热源吸热作功,而 2 不放出热量给其它物体, V2但它非循环过程 PI T2, w 高温热源T1 卡诺 循环是循 环过程, B 卡诺热机)但需两个 热源,且 C 低湿热源2使外界发

6 – 7 热力学第二定律的表述 卡诺定理 第六章热力学基础 等温膨胀过程是从 单一热源吸热作功，而 不放出热量给其它物体, 但它非循环过程. 1 2 ( , , ) p1 V1 T ( , , ) p2 V2 T p1 p2 V1 V2 p o V W QT E W 低温热源 T2 高温热源 T1 卡诺热机 Q1 Q2 W o V p T2 W T1 A B C D T1  T2 卡诺 循环是循 环过程， 但需两个 热源，且 使外界发 生变化

6-7热力学第二定律的表述卡诺定理第六章热力学基础 导管内水流下来冲 动小轮,并用皮带使小 轮带动大轮转动,于是 拖动水斗,将水提上去 水又从导管上端流下 再带动小轮,这样就可 永动机的设想 以循环不已

6 – 7 热力学第二定律的表述 卡诺定理 第六章热力学基础 永 动 机 的 设 想 图

6-7热力学第二定律的表述卡诺定理第六章热力学基础 2克劳修斯说法:不可能把热量从低温物体自 动传到高温物体而不引起外界的变化 Q1 高温热源 Q 卡诺致冷机W 低温热源 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

6 – 7 热力学第二定律的表述 卡诺定理 第六章热力学基础 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：不可能把热量从低温物体自 动传到高温物体而不引起外界的变化 . 高温热源 T1 低温热源 T2 卡诺致冷机 Q1 Q2 W V o p T2 W T1 A B C D T1  T2 Q2 Q1

6-7热力学第二定律的表述卡诺定理第六章热力学基础 注意 1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 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

6 – 7 热力学第二定律的表述 卡诺定理 第六章热力学基础 注 意 1 热力学第二定律是大量实验和经验的总结. 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 . 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

6-7热力学第二定律的表述卡诺定理第六章热力学基础 可逆过程与不可逆过程 可逆过程:在系统状态变化过程中如果逆过 程能重复正过程的每一状态,而不引起其他变化, 这样的过程叫做可逆过程 谁排之爷过程pwnn 热源T 2,V2, O 准静态无摩擦过程为可逆过程

6 – 7 热力学第二定律的表述 卡诺定理 第六章热力学基础 准静态无摩擦过程为可逆过程 可逆过程 : 在系统状态变化过程中,如果逆过 程能重复正过程的每一状态, 而不引起其他变化, 这样的过程叫做可逆过程 . 二 可逆过程与不可逆过程

6-7热力学第二定律的表述卡诺定理第六章热力学基础 ◆不可逆过程:在不引起其他变化的条件下,不 能使逆过程重复正过程的每一状态,或者虽能重复 但必然会引起其他变化,这样的过程叫做不可逆过 程 非准静态过程为 不可逆过程 ◆可逆过程的条件 准静态过程(无限缓慢的过程),且无摩擦 力、粘滞力或其他耗散力作功,无能量耗散的过 程

6 – 7 热力学第二定律的表述 卡诺定理 第六章热力学基础 非准静态过程为 不可逆过程 . 不可逆过程：在不引起其他变化的条件下，不 能使逆过程重复正过程的每一状态，或者虽能重复 但必然会引起其他变化，这样的过程叫做不可逆过 程. 准静态过程（无限缓慢的过程），且无摩擦 力、粘滞力或其他耗散力作功，无能量耗散的过 程 . 可逆过程的条件

6-7热力学第二定律的表述卡诺定理第六章热力学基础 ◆热力学第二定律的实质 自然界一切与热现象有关的实际宏观过程都是 不可逆的 全 >热功转换功 不完全涨 有序自发无序 >热传导高温物体自发传热 低温物体 非自发传热 非均匀、非平衡自发均匀、平衡

6 – 7 热力学第二定律的表述 卡诺定理 第六章热力学基础 非自发传热 自发传热 ➢ 热传导 高温物体 低温物体 ➢ 热功转换 完全 功 不完全 热 自然界一切与热现象有关的实际宏观过程都是 不可逆的 . 热力学第二定律的实质 有序 自发 无序 非均匀、非平衡 均匀、平衡 自发

6-7热力学第二定律的表述卡诺定理第六章热力学基础 卡诺定理 1)在相同高温热源和低温热源之间工作的任 意工作物质的可逆机都具有相同的效率 2)工作在相同的高温热源和低温热源之间的 切不可逆机的效率都不可能大于可逆机的效率. 以卡诺机为例,有 <(不可逆机) 7 7 =(可逆机)

6 – 7 热力学第二定律的表述 卡诺定理 第六章热力学基础 1） 在相同高温热源和低温热源之间工作的任 意工作物质的可逆机都具有相同的效率 . 三 卡诺定理 2） 工作在相同的高温热源和低温热源之间的 一切不可逆机的效率都不可能大于可逆机的效率 . 1 1 2 1 1 2 T T T Q Q Q −  −  = =  ( 不可逆机 ) （可逆机） 以卡诺机为例，有