理想氣體的絕熱過(guò)程

1、絕熱線(xiàn)與等溫線(xiàn)比較絕熱線(xiàn)與等溫線(xiàn)比較膨脹相同的體積絕熱比等溫壓強(qiáng)下降得快膨脹相同的體積絕熱比等溫壓強(qiáng)下降得快CpV 0 VdppdVVpdVdpT CpV 01 dpVVp VpdVdpS ATASdVdpdVdp pVAAVV TP SP o絕熱線(xiàn)絕熱線(xiàn)等溫線(xiàn)等溫線(xiàn)Ap等溫線(xiàn)等溫線(xiàn)絕熱線(xiàn)絕熱線(xiàn)絕熱線(xiàn)比等溫線(xiàn)更陡。絕熱線(xiàn)比等溫線(xiàn)更陡。物理意義物理意義( (原因原因) )：對(duì)于相同對(duì)于相同體積變化，等溫膨脹過(guò)程中體積變化，等溫膨脹過(guò)程中系統(tǒng)的壓強(qiáng)系統(tǒng)的壓強(qiáng) P 的下降完全的下降完全由系統(tǒng)密度的減小引起；對(duì)由系統(tǒng)密度的減小引起；對(duì)于絕熱膨脹過(guò)程，系統(tǒng)壓強(qiáng)于絕熱膨脹過(guò)程，系統(tǒng)壓強(qiáng)的下降由密度的減小和

2、溫度的下降由密度的減小和溫度的降低共同產(chǎn)生。因此絕熱的降低共同產(chǎn)生。因此絕熱過(guò)程中壓強(qiáng)的變化快于等溫過(guò)程中壓強(qiáng)的變化快于等溫過(guò)程。過(guò)程。oPV等溫線(xiàn)2V1V21絕熱線(xiàn)膨脹相同的體積絕熱比等溫壓強(qiáng)下降得快。膨脹相同的體積絕熱比等溫壓強(qiáng)下降得快。為什么為什么？二、絕熱方程的推導(dǎo)二、絕熱方程的推導(dǎo)（了解）（了解）0 dQdTCMMpdVVmol RTMMpVmol 聯(lián)立消去聯(lián)立消去dT恒恒量量 pVRdTMMVdppdVmol VdpCpdV)RC(VV 0 VdVpdp 恒恒量量恒恒量量 TpTV11例例: :1mol單原子理想氣體單原子理想氣體, ,由狀態(tài)由狀態(tài)a(p1,V1)先等壓加熱至體積增

3、大先等壓加熱至體積增大一倍，再等容加熱至壓力增大一一倍，再等容加熱至壓力增大一倍，最后再經(jīng)絕熱膨脹，使其溫倍，最后再經(jīng)絕熱膨脹，使其溫度降至初始溫度。如圖，試求：度降至初始溫度。如圖，試求： （ 1）狀態(tài)狀態(tài)d的體積的體積Vd；（；（2）整整個(gè)過(guò)程對(duì)外所作的功個(gè)過(guò)程對(duì)外所作的功;（3）整個(gè)整個(gè)過(guò)程吸收的熱量過(guò)程吸收的熱量。解解：（1）根據(jù)題意根據(jù)題意daTT 又根據(jù)物態(tài)方程又根據(jù)物態(tài)方程RTMMpVmol RVpTTad11 oVp2p1p1V12V1abcdacccTRVpRVpT4411 再根據(jù)絕熱方程再根據(jù)絕熱方程11 ddccVTVT11167. 11118 .152 .4)(VVVT

4、TVcdcd （2）先求各分過(guò)程的功先求各分過(guò)程的功112112Vp)VV(pAab 0 bcA112929423VpRT)TT(R)TT(CEAaaadcVcdcd 11211VpAAAAcdbcab oVp2p1p1V12V1abcd（3）計(jì)算整個(gè)過(guò)程吸收的總熱量有兩種方法計(jì)算整個(gè)過(guò)程吸收的總熱量有兩種方法方法一方法一：根據(jù)整個(gè)過(guò)程吸根據(jù)整個(gè)過(guò)程吸收的總熱量等于各分過(guò)程收的總熱量等于各分過(guò)程吸收熱量的和。吸收熱量的和。11252525VpVpVpTTRTTCQaabbababPab )()()(1132323VpVpVpTTRTTCQbbccbcbcVbc )()()(0 cdQoVp2p

5、1p1V12V1abcd11211VpQabcd 方法二：方法二：對(duì)對(duì)abcd整個(gè)過(guò)程應(yīng)用熱力學(xué)第一定律：整個(gè)過(guò)程應(yīng)用熱力學(xué)第一定律：abcdabcdadQAE0 adbaETT 故故由于由于11211VpAQabcdabcd 則則oVp2P1P1V12V1abcd例例:某理想氣體的某理想氣體的p-V關(guān)系如圖所示，關(guān)系如圖所示，由初態(tài)由初態(tài)a經(jīng)準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程直線(xiàn)經(jīng)準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程直線(xiàn)ab變到變到終態(tài)終態(tài)b。已知該理想氣體的定體摩。已知該理想氣體的定體摩爾熱容量爾熱容量CV=3R，求該理想氣體在，求該理想氣體在ab過(guò)程中的摩爾熱容量。過(guò)程中的摩爾熱容量。解解：ab過(guò)程方程為過(guò)程方程為)(tanVp恒恒量量

6、 設(shè)該過(guò)程的摩爾熱容量為設(shè)該過(guò)程的摩爾熱容量為CmRTpV RTVtan2 oVpab pdVdTCdTCVmRdTpdV 2dTRdTCdTCVm2RRCCVm272練習(xí)練習(xí)1. 一定量的理想氣體從體積一定量的理想氣體從體積 V1 膨脹到體積膨脹到體積 V2 分別經(jīng)歷的過(guò)程是：分別經(jīng)歷的過(guò)程是：AB 等壓過(guò)程；等壓過(guò)程； AC 等溫等溫過(guò)程；過(guò)程； AD 絕熱過(guò)程絕熱過(guò)程,其中吸熱最多的過(guò)程。其中吸熱最多的過(guò)程。 PoVABCD1V2V（A）是）是 A B ；（B）是）是 A C ;（C）是）是 A D ；（D）既是）既是 A B 也也是是 A C,兩過(guò)程吸熱兩過(guò)程吸熱一樣多。一樣多。練習(xí)練

7、習(xí)2.一定量的理想氣體，經(jīng)歷某過(guò)程后，它的溫度升一定量的理想氣體，經(jīng)歷某過(guò)程后，它的溫度升高了則根據(jù)熱力學(xué)定律可以斷定：高了則根據(jù)熱力學(xué)定律可以斷定：（1）該理想氣體系統(tǒng)在此過(guò)程中吸了熱）該理想氣體系統(tǒng)在此過(guò)程中吸了熱（2）在此過(guò)程中外界對(duì)該理想氣體系統(tǒng)作了正功）在此過(guò)程中外界對(duì)該理想氣體系統(tǒng)作了正功（3）該理想氣體系統(tǒng)的內(nèi)能增加了）該理想氣體系統(tǒng)的內(nèi)能增加了（4）在此過(guò)程中理想氣體系統(tǒng)既從外界吸了熱，又對(duì)）在此過(guò)程中理想氣體系統(tǒng)既從外界吸了熱，又對(duì)外作了正功外作了正功以上正確的斷言是：以上正確的斷言是： (A) (1)、(3). (B) (2)、(3).(C) (3).(D) (3)、(4)

8、.(E) (4).練習(xí)練習(xí)3.溫度為溫度為 25 C、壓強(qiáng)為、壓強(qiáng)為 1 atm 的的 1 mol 剛性雙原子剛性雙原子分子理想氣體，經(jīng)等溫過(guò)程體積膨脹至原來(lái)的分子理想氣體，經(jīng)等溫過(guò)程體積膨脹至原來(lái)的3倍倍(1)計(jì)算這個(gè)過(guò)程中氣體對(duì)外的功計(jì)算這個(gè)過(guò)程中氣體對(duì)外的功.(2)假設(shè)氣體經(jīng)絕熱過(guò)程體積膨脹至原來(lái)的假設(shè)氣體經(jīng)絕熱過(guò)程體積膨脹至原來(lái)的3倍倍,那么氣那么氣體對(duì)外做的功又是多少體對(duì)外做的功又是多少?1.0986ln3,kmol8.3111R解：解：（1）等溫過(guò)程氣體對(duì)外作功為等溫過(guò)程氣體對(duì)外作功為003VVPdVW3lnRT003VVdVVRTJ102.723003VVPdVW（2）絕熱過(guò)程氣

9、體對(duì)外作功）絕熱過(guò)程氣體對(duì)外作功00300VVdVVVPJ102023.001113VPRT13114 . 121i練習(xí)練習(xí)4.一定質(zhì)量的理想氣體一定質(zhì)量的理想氣體,由狀態(tài)由狀態(tài)a經(jīng)經(jīng)b到達(dá)到達(dá)c,（如（如圖圖,abc為一直線(xiàn)）求此過(guò)程中。為一直線(xiàn)）求此過(guò)程中。 （1）氣體對(duì)外做的功；）氣體對(duì)外做的功；（2）氣體內(nèi)能的增加；）氣體內(nèi)能的增加；（3）氣體吸收的熱量；）氣體吸收的熱量； (1atm=1.013105Pa).的功解：(1)氣體對(duì)外做)(21VVPPWacacJ2 .405atmP321321oabc)m(3V(2)由圖可以看出,VPVPccaaTTca0 E故故律(3)由熱力學(xué)第一定

10、J2 .405WEQ系統(tǒng)由某一狀態(tài)出發(fā)，經(jīng)過(guò)任意一系列的狀態(tài)，最后系統(tǒng)由某一狀態(tài)出發(fā)，經(jīng)過(guò)任意一系列的狀態(tài)，最后又回到原來(lái)狀態(tài)的過(guò)程。又回到原來(lái)狀態(tài)的過(guò)程。E = 0。 只有準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程在只有準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程在P-V圖上有對(duì)應(yīng)的過(guò)程曲線(xiàn)。圖上有對(duì)應(yīng)的過(guò)程曲線(xiàn)。準(zhǔn)靜態(tài)循環(huán)過(guò)程對(duì)應(yīng)于準(zhǔn)靜態(tài)循環(huán)過(guò)程對(duì)應(yīng)于P-V圖上一封閉的曲線(xiàn)。圖上一封閉的曲線(xiàn)。4-6 4-6 循環(huán)過(guò)程循環(huán)過(guò)程對(duì)如圖示的正循環(huán)，由對(duì)如圖示的正循環(huán)，由12的膨脹過(guò)程中系統(tǒng)對(duì)的膨脹過(guò)程中系統(tǒng)對(duì)外作正功外作正功由由2 1的壓縮過(guò)程中系統(tǒng)對(duì)的壓縮過(guò)程中系統(tǒng)對(duì)外作負(fù)功外作負(fù)功正循環(huán)過(guò)程中，系統(tǒng)對(duì)外作的總功（凈功）為正循環(huán)過(guò)程中，系統(tǒng)對(duì)外作的總功（凈功

11、）為：oPV212V1V正循環(huán)正循環(huán)吸Q放QA膨脹曲線(xiàn)12下的面積 1A壓縮曲線(xiàn)21下的面積 2A021 閉循環(huán)曲線(xiàn)所圍面積AAA可見(jiàn)，正循環(huán)過(guò)程中系統(tǒng)對(duì)外作正功?？梢?jiàn)，正循環(huán)過(guò)程中系統(tǒng)對(duì)外作正功。由由12的膨脹過(guò)程中系統(tǒng)從的膨脹過(guò)程中系統(tǒng)從高溫?zé)嵩矗ㄍ饨纾┪鼰岣邷責(zé)嵩矗ㄍ饨纾┪鼰酫1。由由2 1的壓縮過(guò)程中系統(tǒng)向的壓縮過(guò)程中系統(tǒng)向低溫?zé)嵩矗ㄍ饨纾┓艧岬蜏責(zé)嵩矗ㄍ饨纾┓艧酫2。正循環(huán)過(guò)程中，系統(tǒng)從外正循環(huán)過(guò)程中，系統(tǒng)從外界吸收的總熱量（凈熱）界吸收的總熱量（凈熱）為：為：Q1-Q2。oPV212V1V正循環(huán)正循環(huán)吸Q放QA由熱力學(xué)第一定律，由熱力學(xué)第一定律，0EAAAQQQ 2121由此可見(jiàn)，

12、在正循環(huán)過(guò)程中，系統(tǒng)從高溫?zé)嵩次盏挠纱丝梢?jiàn)，在正循環(huán)過(guò)程中，系統(tǒng)從高溫?zé)嵩次盏臒崃坎糠钟糜趯?duì)外作功，部分在低溫?zé)嵩刺幏懦?。熱量部分用于?duì)外作功，部分在低溫?zé)嵩刺幏懦觥?系統(tǒng)對(duì)外作的凈功系統(tǒng)對(duì)外作的凈功 A= - A1+A20即外界對(duì)系統(tǒng)作功。即外界對(duì)系統(tǒng)作功。系統(tǒng)從外界吸收的凈熱系統(tǒng)從外界吸收的凈熱 Q= - Q1+Q20即系統(tǒng)向外（高溫?zé)嵩矗┓艧?。即系統(tǒng)向外（高溫?zé)嵩矗┓艧?。oPV212V1V逆循環(huán)逆循環(huán)吸Q放QA由此可見(jiàn)，在逆循環(huán)過(guò)程中，外界對(duì)系統(tǒng)作功，把熱由此可見(jiàn)，在逆循環(huán)過(guò)程中，外界對(duì)系統(tǒng)作功，把熱量由低溫?zé)嵩磦鬟f到高溫?zé)嵩础Ａ坑傻蜏責(zé)嵩磦鬟f到高溫?zé)嵩础?. . 熱機(jī)熱機(jī)工作物質(zhì)作

13、正循環(huán)的機(jī)器?；蛘哒f(shuō)是工作物質(zhì)作正循環(huán)的機(jī)器?；蛘哒f(shuō)是把熱能轉(zhuǎn)換成機(jī)把熱能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的裝置。如械能的裝置。如蒸汽機(jī)、汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)蒸汽機(jī)、汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)等。等。2. . 致冷機(jī)致冷機(jī)工作物質(zhì)作逆循環(huán)的機(jī)器。通過(guò)外界對(duì)系統(tǒng)作功將系工作物質(zhì)作逆循環(huán)的機(jī)器。通過(guò)外界對(duì)系統(tǒng)作功將系統(tǒng)由低溫源吸收的熱量傳遞到高溫源，從而使低溫源統(tǒng)由低溫源吸收的熱量傳遞到高溫源，從而使低溫源溫度降低。如溫度降低。如電冰箱、空調(diào)電冰箱、空調(diào)等。等。3. 熱機(jī)效率熱機(jī)效率1QA 熱機(jī)把吸收來(lái)的熱量轉(zhuǎn)換為有用功的能力。熱機(jī)把吸收來(lái)的熱量轉(zhuǎn)換為有用功的能力。4.致冷系數(shù)致冷系數(shù)外界做一定的功時(shí)，從低溫?zé)嵩次崃康哪芰?。外界做一定的?/p>

14、時(shí)，從低溫?zé)嵩次崃康哪芰?。AQe2 AQe2 212QQQ 121QQQ 121QQ 1 例例 1mol氧氣作如圖所示的循環(huán)氧氣作如圖所示的循環(huán). .求循環(huán)效率求循環(huán)效率. .解解: :Qp pVpV000等等溫溫abc02VQQcaabbc)(bcVbcTTCMmQ )(abpabTTCMmQ 002lnVVRTMmQcca )(ln)(abpccbVTTCMmRTMmTTCMmQQ 21112 %.ln)(ln)(71822222221 iTTCRTTTCccpcccV例：例：奧托（奧托（Otto）機(jī)是德）機(jī)是德國(guó)物理學(xué)家?jiàn)W托發(fā)明的一國(guó)物理學(xué)家?jiàn)W托發(fā)明的一種熱機(jī)，以其原理制造的種熱機(jī)，

15、以其原理制造的發(fā)動(dòng)機(jī)現(xiàn)仍在使用。發(fā)動(dòng)機(jī)現(xiàn)仍在使用。Otto機(jī)的循環(huán)曲線(xiàn)是由兩條絕機(jī)的循環(huán)曲線(xiàn)是由兩條絕熱線(xiàn)和兩條等容線(xiàn)構(gòu)成。熱線(xiàn)和兩條等容線(xiàn)構(gòu)成。 證明：熱機(jī)效率為證明：熱機(jī)效率為1211VVa1V43212V吸氣 排氣絕熱線(xiàn)VPo證明：證明：2-3為等容吸熱過(guò)程為等容吸熱過(guò)程)(23TTCMMQVmol 吸吸4-1為等容放熱過(guò)程為等容放熱過(guò)程)()(1441TTCMMTTCMMQVmolVmol 放放a1V43212V吸氣 排氣絕熱線(xiàn)VPo熱機(jī)效率熱機(jī)效率吸吸放放QQ 1 )()(12314TTCMMTTCMMVmolVmol 23141TTTT 21121TTVV 3-4為絕熱膨脹過(guò)程為絕

16、熱膨脹過(guò)程412311TVTV 34121TTVV 34121TTVV 2314TTTT 211112TVTV 21TT a1V43212V吸氣 排氣絕熱線(xiàn)VPo1-2為絕熱壓縮過(guò)程為絕熱壓縮過(guò)程23141TTTT 1211 VV證畢證畢例：例：一熱機(jī)以一熱機(jī)以1mol雙原子分子氣體為工作物質(zhì)，循環(huán)雙原子分子氣體為工作物質(zhì)，循環(huán)曲線(xiàn)如圖所示，其中曲線(xiàn)如圖所示，其中AB為等溫過(guò)程，為等溫過(guò)程，TA=1300K，TC=300K。 求求.各過(guò)程的內(nèi)能增量、功、和熱量；各過(guò)程的內(nèi)能增量、功、和熱量； . .熱機(jī)效率。熱機(jī)效率。解：解： A-B為等溫膨脹過(guò)程為等溫膨脹過(guò)程0 ABEK1300 BATT5

17、 .05o)m(3VPK1300AT等溫線(xiàn)CABK300cTABABAQ ABAmolVVRTMMln 吸熱吸熱J248745 . 05ln130031. 81 B-C為等壓壓縮過(guò)程為等壓壓縮過(guò)程)(BCVmolBCTTCMME )1300300(31. 8251 J20775 5 .05o)m(3VPK1300AT等溫線(xiàn)CABK300cT)(BCBCVVPA )1300300(31. 81 )(BCmolTTRMM J8310 )1300300(31. 8271 J 29085 放熱放熱)(BCPmolBCTTCMMQ 或由熱力學(xué)第一定律或由熱力學(xué)第一定律AEQ C-A為等容升壓過(guò)程為等容升

18、壓過(guò)程0 CAACACAEQ )(CAVmolTTCMM 5 .05o)m(3VPK1300AT等溫線(xiàn)CABK300cT)3001300(31. 8251 J 20775 吸熱吸熱.熱機(jī)效率熱機(jī)效率吸吸放放QQ 1 CAABQQQ 吸吸J 45649 2487420775 BCQQ 放放J 29085 吸吸放放QQ 1 36. 0 %36 4-7 4-7 自然（宏觀(guān)）過(guò)程的方向性自然（宏觀(guān)）過(guò)程的方向性對(duì)于孤立系統(tǒng)，從非平衡態(tài)向平衡態(tài)過(guò)渡是自對(duì)于孤立系統(tǒng)，從非平衡態(tài)向平衡態(tài)過(guò)渡是自動(dòng)進(jìn)行的，這樣的過(guò)程叫動(dòng)進(jìn)行的，這樣的過(guò)程叫自然過(guò)程自然過(guò)程。具有確定的方向性。具有確定的方向性。(1)(1)功變

19、熱是自動(dòng)地進(jìn)行的。功變熱是自動(dòng)地進(jìn)行的。 功熱轉(zhuǎn)換的過(guò)程功熱轉(zhuǎn)換的過(guò)程是有方向性的。是有方向性的。( (2) )熱量是自動(dòng)地從高溫物體傳到低溫物體。熱量是自動(dòng)地從高溫物體傳到低溫物體。 熱傳遞過(guò)程熱傳遞過(guò)程是有方向性的。是有方向性的。( (3) )氣體自動(dòng)地向真空膨脹。氣體自動(dòng)地向真空膨脹。 氣體自由膨脹過(guò)程氣體自由膨脹過(guò)程是有方向性的。是有方向性的?？赡孢^(guò)程和不可逆過(guò)程可逆過(guò)程和不可逆過(guò)程可逆過(guò)程可逆過(guò)程: : 在系統(tǒng)狀態(tài)變化過(guò)程中在系統(tǒng)狀態(tài)變化過(guò)程中, ,逆過(guò)程能重復(fù)逆過(guò)程能重復(fù)正過(guò)程的每一狀態(tài)正過(guò)程的每一狀態(tài), ,而不引起其他變化而不引起其他變化. .不可逆過(guò)程不可逆過(guò)程: : 在在不引

20、起其他變化不引起其他變化的條件下的條件下 , , 不不能使逆過(guò)程重復(fù)正過(guò)程的每一狀態(tài)能使逆過(guò)程重復(fù)正過(guò)程的每一狀態(tài) , , 或者雖然或者雖然重復(fù)但必然會(huì)引起其他變化重復(fù)但必然會(huì)引起其他變化. .注意注意：不可逆過(guò)程不是不能逆向進(jìn)行，而是說(shuō)當(dāng)不可逆過(guò)程不是不能逆向進(jìn)行，而是說(shuō)當(dāng)過(guò)程逆向進(jìn)行時(shí)，逆過(guò)程在外界留下的痕跡不能過(guò)程逆向進(jìn)行時(shí)，逆過(guò)程在外界留下的痕跡不能將原來(lái)正過(guò)程的痕跡完全消除。將原來(lái)正過(guò)程的痕跡完全消除。一切與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀(guān)實(shí)際過(guò)程都是不可逆的。一切與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀(guān)實(shí)際過(guò)程都是不可逆的。練習(xí)練習(xí)6.一定量某理想氣體所經(jīng)歷的循環(huán)過(guò)程是：從初態(tài)一定量某理想氣體所經(jīng)歷的循環(huán)過(guò)程是：從初態(tài)

21、（V0，T0）開(kāi)始，先經(jīng)絕熱膨脹使其體積增大）開(kāi)始，先經(jīng)絕熱膨脹使其體積增大 1 倍，再倍，再經(jīng)等容升溫回復(fù)到初態(tài)溫度經(jīng)等容升溫回復(fù)到初態(tài)溫度 T0，最后經(jīng)等溫過(guò)程使其體，最后經(jīng)等溫過(guò)程使其體積回復(fù)為積回復(fù)為 V0，則氣體在此循環(huán)過(guò)程中：，則氣體在此循環(huán)過(guò)程中：（A）對(duì)外作的凈功為正值；）對(duì)外作的凈功為正值；（B）對(duì)外作的凈功為負(fù)值；）對(duì)外作的凈功為負(fù)值；（C）內(nèi)能增加了；）內(nèi)能增加了；（D）從外界吸收的凈熱量為正值。）從外界吸收的凈熱量為正值。 整個(gè)過(guò)程內(nèi)能無(wú)變化，所以逆循環(huán)對(duì)外凈功為負(fù)，并放出熱量整個(gè)過(guò)程內(nèi)能無(wú)變化，所以逆循環(huán)對(duì)外凈功為負(fù)，并放出熱量 練習(xí)練習(xí)7.一定的理想氣體一定的理想氣

22、體,分別經(jīng)歷了上圖的分別經(jīng)歷了上圖的 abc 的過(guò)程的過(guò)程,（上圖中虛線(xiàn)為（上圖中虛線(xiàn)為 ac 等溫線(xiàn)）等溫線(xiàn)）,和下圖的和下圖的 def 過(guò)程（下圖中過(guò)程（下圖中虛線(xiàn)虛線(xiàn) df 為絕熱線(xiàn)）為絕熱線(xiàn)）,判斷這兩個(gè)過(guò)程是吸熱還是放熱。判斷這兩個(gè)過(guò)程是吸熱還是放熱。PVoabc（A）abc 過(guò)程吸熱過(guò)程吸熱, def 過(guò)程放熱；過(guò)程放熱；（B）abc 過(guò)程放熱過(guò)程放熱, def 過(guò)程吸熱；過(guò)程吸熱；（C）abc 過(guò)程和過(guò)程和 def 過(guò)程都吸熱；過(guò)程都吸熱；（D）abc 過(guò)程和過(guò)程和 def 過(guò)程都放熱。過(guò)程都放熱。PVodef上圖：上圖：a a、c c兩態(tài)內(nèi)能相等，作正功，兩態(tài)內(nèi)能相等，作正功，

23、所以吸收熱量。所以吸收熱量。下圖：下圖：d-e-f-d循環(huán)過(guò)程內(nèi)能變化為循環(huán)過(guò)程內(nèi)能變化為0，對(duì)外作負(fù)功，整個(gè)過(guò)程放出的熱量即對(duì)外作負(fù)功，整個(gè)過(guò)程放出的熱量即為為d-e-f過(guò)程放出的熱量。過(guò)程放出的熱量。練習(xí)練習(xí)8.如圖示，有一定量的理想氣體，從初狀態(tài)如圖示，有一定量的理想氣體，從初狀態(tài) a（P1,V1）開(kāi)始，經(jīng)過(guò)一個(gè)等容過(guò)程達(dá)到壓強(qiáng)為）開(kāi)始，經(jīng)過(guò)一個(gè)等容過(guò)程達(dá)到壓強(qiáng)為 P1/4 的的 b 態(tài)，再經(jīng)過(guò)一個(gè)等壓過(guò)程達(dá)到狀態(tài)態(tài)，再經(jīng)過(guò)一個(gè)等壓過(guò)程達(dá)到狀態(tài) c ,最后經(jīng)等溫過(guò)最后經(jīng)等溫過(guò)程而完成一個(gè)循環(huán)，求該循環(huán)過(guò)程中系統(tǒng)對(duì)外作的功程而完成一個(gè)循環(huán)，求該循環(huán)過(guò)程中系統(tǒng)對(duì)外作的功 A 和凈吸熱量和凈吸

24、熱量 Q。P01P41P1VVabc解：解：設(shè)狀態(tài)設(shè)狀態(tài) C 的體積為的體積為 V2，則由，則由 a、c 兩狀態(tài)的溫度兩狀態(tài)的溫度相同，故有相同，故有 42211VPVP 124VV 又：循環(huán)過(guò)程又：循環(huán)過(guò)程，0 EAQ 而在而在 ab 等容過(guò)程中功等容過(guò)程中功01 A在在 bc 等壓過(guò)程中功等壓過(guò)程中功 12124VVPA P01P41P1VVabc2V1143VP 在在 ca 的過(guò)程的過(guò)程111134lnPPVPA 在整個(gè)循環(huán)過(guò)程系統(tǒng)對(duì)外作的功和吸收的熱量為在整個(gè)循環(huán)過(guò)程系統(tǒng)對(duì)外作的功和吸收的熱量為321AAAAQ 111138. 1430VPVP 負(fù)號(hào)說(shuō)明外界對(duì)系統(tǒng)作負(fù)號(hào)說(shuō)明外界對(duì)系統(tǒng)作

25、功、系統(tǒng)對(duì)外放熱。功、系統(tǒng)對(duì)外放熱。1163. 0VP P01P41P1VVabc2V1138. 1VP 熱力學(xué)第一定律闡明了熱力學(xué)過(guò)程必須滿(mǎn)足能量守恒定熱力學(xué)第一定律闡明了熱力學(xué)過(guò)程必須滿(mǎn)足能量守恒定律。那么，滿(mǎn)足熱力學(xué)第一定律的過(guò)程是否都能實(shí)現(xiàn)呢？這律。那么，滿(mǎn)足熱力學(xué)第一定律的過(guò)程是否都能實(shí)現(xiàn)呢？這是是1919世紀(jì)初期面臨的問(wèn)題。熱機(jī)的效率為世紀(jì)初期面臨的問(wèn)題。熱機(jī)的效率為1 1（把單一熱源吸（把單一熱源吸收的熱量自動(dòng)全部轉(zhuǎn)化為對(duì)外的功）、制冷機(jī)的制冷系數(shù)為收的熱量自動(dòng)全部轉(zhuǎn)化為對(duì)外的功）、制冷機(jī)的制冷系數(shù)為無(wú)限大（從低溫?zé)嵩次盏臒崃孔詣?dòng)傳遞到高溫?zé)嵩矗⒒鞜o(wú)限大（從低溫?zé)嵩次盏臒崃?/p>

26、自動(dòng)傳遞到高溫?zé)嵩矗?、混合氣體自動(dòng)分離等熱力學(xué)過(guò)程并不違背熱力學(xué)第一定律，但合氣體自動(dòng)分離等熱力學(xué)過(guò)程并不違背熱力學(xué)第一定律，但實(shí)際上是不可能發(fā)生的。可見(jiàn)，自然界中凡是與熱現(xiàn)象有關(guān)實(shí)際上是不可能發(fā)生的。可見(jiàn)，自然界中凡是與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀(guān)熱力學(xué)過(guò)程具有方向性。的宏觀(guān)熱力學(xué)過(guò)程具有方向性。熱力學(xué)第二定律是在大量實(shí)踐基礎(chǔ)上總結(jié)出來(lái)的、闡述熱力學(xué)第二定律是在大量實(shí)踐基礎(chǔ)上總結(jié)出來(lái)的、闡述熱力學(xué)過(guò)程進(jìn)行的方向和限度的規(guī)律。熱力學(xué)過(guò)程進(jìn)行的方向和限度的規(guī)律。4-8 4-8 熱力學(xué)第二定律及其統(tǒng)計(jì)意義熱力學(xué)第二定律及其統(tǒng)計(jì)意義1. 1. 熱機(jī)的效率熱機(jī)的效率121QQ熱機(jī)從單一熱源吸收熱量熱機(jī)從單一熱源吸

27、收熱量, ,并將其全部轉(zhuǎn)化為對(duì)外的并將其全部轉(zhuǎn)化為對(duì)外的功功. .實(shí)踐表明，不可能制成這樣的機(jī)械。實(shí)踐表明，不可能制成這樣的機(jī)械。2. 第二定律的第二定律的Kelvin表述表述開(kāi)爾文開(kāi)爾文說(shuō)明：說(shuō)明：“單一熱源單一熱源”：溫度均勻且恒定不變的熱源。：溫度均勻且恒定不變的熱源?！捌渌绊懫渌绊憽保褐赋擞蓡我粺嵩次諢崃?，把所吸：指除了由單一熱源吸收熱量，把所吸收的熱量全部用來(lái)作功以外的任何其它影響（變化）。收的熱量全部用來(lái)作功以外的任何其它影響（變化）。如：理想氣體等溫膨脹，如：理想氣體等溫膨脹，E=0，Q=A，即吸收的熱量全部用，即吸收的熱量全部用來(lái)對(duì)外作功，但卻產(chǎn)生了其它影響來(lái)對(duì)外作功，

28、但卻產(chǎn)生了其它影響氣體的體積膨脹了，氣體的體積膨脹了，且這一過(guò)程不可能構(gòu)成循環(huán)。且這一過(guò)程不可能構(gòu)成循環(huán)。3. Kelvin表述的另一形式表述的另一形式 20世紀(jì)世紀(jì)40年代，有人估計(jì)將海水降低年代，有人估計(jì)將海水降低 0.1C，所獲得的能量可，所獲得的能量可使全世界的工廠(chǎng)開(kāi)動(dòng)使全世界的工廠(chǎng)開(kāi)動(dòng)1700年。年。第二定律的第二定律的Kelvin表述表明，功可以自動(dòng)全部轉(zhuǎn)化為表述表明，功可以自動(dòng)全部轉(zhuǎn)化為熱量，而熱量不可能自動(dòng)全部轉(zhuǎn)化為功。熱量，而熱量不可能自動(dòng)全部轉(zhuǎn)化為功。1. 1. 制冷機(jī)的制冷系數(shù)制冷機(jī)的制冷系數(shù)AQe2 如果如果A =0制冷機(jī)通過(guò)循環(huán)，把熱量由低溫?zé)嵩粗评錂C(jī)通過(guò)循環(huán)，把熱量

29、由低溫?zé)嵩磦鞯礁邷責(zé)嵩炊灰鹌渌绊?。這傳到高溫?zé)嵩炊灰鹌渌绊憽＿@樣的機(jī)械也是不可能制成的。樣的機(jī)械也是不可能制成的。2. 第二定律的第二定律的Clausius表述表述 第二定律的第二定律的Clausius表述表明，熱量可以自動(dòng)由高溫物體表述表明，熱量可以自動(dòng)由高溫物體傳到低溫物體，但不能自動(dòng)由低溫物體傳到高溫物體。傳到低溫物體，但不能自動(dòng)由低溫物體傳到高溫物體。 熱力學(xué)第二定律的熱力學(xué)第二定律的Kelvin表述和表述和Clausius表述表述表明，自然界中自發(fā)進(jìn)行的宏觀(guān)過(guò)程具有方向性。表明，自然界中自發(fā)進(jìn)行的宏觀(guān)過(guò)程具有方向性。具體可用反證法，由一種表述不成立可以導(dǎo)出另一表具體可用反證法，由一種表述