高等教育出版社：《物理学教程》教材电子教案（PPT课件，马文蔚第二版）第八章 热力学基础 8-6 热力学第二定律的表述 卡诺定理

8-6热力学第二定律的表述卡诺定理 物理学教程 (第二版) 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 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. 第八章热力学基础

第八章 热力学基础 物理学教程 8 – 6 热力学第二定律的表述 卡诺定理 （第二版） 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

8-6热力学第二定律的表述卡诺定理 物理学教程 (第二版) (P1,V,T) W p 等温膨胀过程是从 (P2,',T) P2 单一热源吸热作功，而 2 不放出热量给其它物体， 但它非循环过程. T>T 高温热源T 卡诺 9 循环是循 环过程， 卡诺热机 但需两个 热源，且 使外界发 低温热源T2 生变化. 第八章热力学基础

第八章 热力学基础 物理学教程 8 – 6 热力学第二定律的表述 卡诺定理 （第二版） 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

8-6热力学第二定律的表述卡诺定理 物理学教程 (第二版) 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 永动机的设想图 以循环不已. 第八章热力学基础

第八章 热力学基础 物理学教程 8 – 6 热力学第二定律的表述 卡诺定理 （第二版） 永 动 机 的 设 想 图

8-6热力学第二定律的表述卡诺定理 物理学教程 (第二版) 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. T>T 高温热源T 卡诺致冷机一W 92 低温热源T2 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· 第八章热力学基础

第八章 热力学基础 物理学教程 8 – 6 热力学第二定律的表述 卡诺定理 （第二版） 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

8-6热力学第二定律的表述卡诺定理 物理学教程 (第二版) 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. 第八章热力学基础

第八章 热力学基础 物理学教程 8 – 6 热力学第二定律的表述 卡诺定理 （第二版） 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

8-6热力学第二定律的表述卡诺定理 物理学教程 (第二版) 二 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. 准静态等温过程 pi -(PL ViT 热源T (p2,V3,T) p2- 0V1 V2 V 准静态无摩擦过程为可逆过程 第八章热力学基础

第八章 热力学基础 物理学教程 8 – 6 热力学第二定律的表述 卡诺定理 （第二版） 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

8-6热力学第二定律的表述卡诺定理 物理学教程 (第二版) 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. 第八章热力学基础

第八章 热力学基础 物理学教程 8 – 6 热力学第二定律的表述 卡诺定理 （第二版） 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

8-6热力学第二定律的表述卡诺定理 物理学教程 (第二版) 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. 完全 >热功转换 功 热 不完全 有序 自发 无序 自发传热 >热传导 高温物体 低温物体 非自发传热 非均匀、非平衡 自发 均匀、平衡 第八章热力学基础

第八章 热力学基础 物理学教程 8 – 6 热力学第二定律的表述 卡诺定理 （第二版） 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

8-6热力学第二定律的表述卡诺定理 物理学教程 (第二版) 三卡诺定理 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 一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 9-2<T- (不可逆机) T (可逆机) 第八章热力学基础

第八章 热力学基础 物理学教程 8 – 6 热力学第二定律的表述 卡诺定理 （第二版） 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

8-6热力学第二定律的表述卡诺定理 物理学教程 (第二版) 四 能量品质 热力学第一定律 能量转换和守恒定律 热力学第二定律 有用能是受到限制的 卡诺定理 高温热源T 可利用的能量越多， W=72 该能量品质越好， 卡诺热机 9=(1-)2 反之则差 低温热源T 第八章热力学基础

第八章 热力学基础 物理学教程 8 – 6 热力学第二定律的表述 卡诺定理 （第二版） 四 能量品质 热力学第一定律 能量转换和守恒定律 热力学第二定律 卡诺定理 有用能是受到限制的 低温热源T2 高温热源 T1 卡诺热机 Q1 2 1 Q = (1−)Q W =Q1 可利用的能量越多， 该能量品质越好, 反之则差