大學(xué)物理第八章熱力學(xué)基礎(chǔ)83張

1、第8章 熱力學(xué)基礎(chǔ)8.1 準(zhǔn)靜態(tài)過程 功 熱量8.2 熱力學(xué)第一定律8.3 熱力學(xué)第一定律對(duì)理想氣體等值過程的應(yīng)用8.4 理想氣體的絕熱過程8.5 循環(huán)過程和卡諾循環(huán)8.6 熱力學(xué)第二定律 卡諾定理8.9 熱力學(xué)第二定律的統(tǒng)計(jì)意義 V熱源Q第1頁(yè)，共83頁(yè)。8.1.1 準(zhǔn)靜態(tài)過程熱力學(xué)過程 熱力學(xué)系統(tǒng)的狀態(tài)隨時(shí)間發(fā)生變化的過程。 實(shí)際過程的中間態(tài)為非平衡態(tài)。2. 準(zhǔn)靜態(tài)過程 狀態(tài)變化過程進(jìn)行得非常緩慢，以至于過程中的每一個(gè)中間狀態(tài)都近似于平衡態(tài)。 平衡過程理想過程！ 準(zhǔn)靜態(tài)過程的過程曲線可以用p-V圖來描述，圖上的每一點(diǎn)分別表示系統(tǒng)的一個(gè)平衡態(tài)。(pB,VB,TB)(pA,VA,TA)pVO2

2、211在整個(gè)過程中，系統(tǒng)一直處于非平衡態(tài)，直至過程結(jié)束才達(dá)到平衡態(tài)，這樣的過程稱為非靜態(tài)過程非平衡態(tài)則不能用一組確定的狀態(tài)參量來表示，所以也無(wú)法在狀態(tài)圖上表示出來8.1 準(zhǔn)靜態(tài)過程 功 熱量第2頁(yè)，共83頁(yè)。8.1.2 準(zhǔn)靜態(tài)過程壓力的功dlp-V圖(pB,VB,TB)(pA,VA,TA)pVOV1V2dV結(jié)論：熱力學(xué)系統(tǒng)所做的功在數(shù)值上等于p-V 圖上過程曲線以下的面積。第3頁(yè)，共83頁(yè)。熱力學(xué)系統(tǒng)作功的本質(zhì)： 無(wú)規(guī)則的分子熱運(yùn)動(dòng)與有規(guī)則的機(jī)械運(yùn)動(dòng)之間的能量轉(zhuǎn)化。功是過程量系統(tǒng)對(duì)外作功 ：體積膨脹，外界對(duì)系統(tǒng)作功 ：體積收縮第4頁(yè)，共83頁(yè)?！纠?-1】 摩爾理想氣體從狀態(tài)1狀態(tài)2，設(shè)經(jīng)歷等

3、溫過程。求氣體對(duì)外所作的功是多少？【解】體積功的幾何意義是什么？3第5頁(yè)，共83頁(yè)。系統(tǒng)之間由于熱相互作用而傳遞的能量。熱量的單位：國(guó)際單位：焦耳（J） 工程單位：卡1卡 = 4.186 焦耳8.1.3 熱量系統(tǒng)吸熱 ：系統(tǒng)放熱 ：（1）傳熱的條件：系統(tǒng)和外界存在溫度差（2）傳熱既與系統(tǒng)和外界的狀態(tài)有關(guān)，還與系統(tǒng)所經(jīng)歷的具體過程有關(guān) 熱量傳遞的本質(zhì)：無(wú)規(guī)則的分子熱運(yùn)動(dòng)之間的能量轉(zhuǎn)化。熱量是過程量(1798年，美國(guó)物理學(xué)家本杰明.湯姆遜，即倫福德伯爵在德國(guó)進(jìn)行炮膛鉆空實(shí)驗(yàn)時(shí)提出此概念；1799年，戴維H. Davy，法拉第的老師，做真空中的摩擦實(shí)驗(yàn)，以證明熱是物體微粒的振動(dòng)所致。)第6頁(yè)，共83

4、頁(yè)。8.1.4 系統(tǒng)內(nèi)能熱力學(xué)系統(tǒng)的能量E內(nèi)能包含系統(tǒng)內(nèi)：(1)分子熱運(yùn)動(dòng)的能量；(2)分子間勢(shì)能和分子內(nèi)的勢(shì)能;(3)分子內(nèi)部、原子內(nèi)部運(yùn)動(dòng)的能量；(4)電場(chǎng)能、磁場(chǎng)能等。 T 不太高時(shí)，系統(tǒng)狀態(tài)變化主要由: 熱運(yùn)動(dòng)的能量 分子間勢(shì)能的變化 所引起，其它形式的運(yùn)動(dòng)能量基本不改變。（直接計(jì)算）第7頁(yè)，共83頁(yè)。內(nèi)能變化E只與初末狀態(tài)有關(guān)，與所經(jīng)過的過程無(wú)關(guān)。氣體內(nèi)能是系統(tǒng)狀態(tài)的單值函數(shù) 一般氣體系統(tǒng)內(nèi)能： 對(duì)理想氣體的內(nèi)能：是溫度的單值函數(shù)內(nèi)能變化方式做功熱傳遞改變系統(tǒng)狀態(tài)第8頁(yè)，共83頁(yè)。3. 作功與熱傳遞的區(qū)別： 熱傳遞是通過分子間碰撞完成的，即通過微觀粒子相互作用將分子無(wú)規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)能量自

5、一物體轉(zhuǎn)移到另一物體 ；2. 熱-功轉(zhuǎn)換是不能直接進(jìn)行的，必須通過內(nèi)能來轉(zhuǎn)換，內(nèi)能是中介；8.1.5 熱功等效性(1850年提出)作功和熱量傳遞具有相同的效果 1 卡 = 4.186 J ( 1878年焦耳貢獻(xiàn) )第9頁(yè)，共83頁(yè)。作功是通過物體的宏觀位移，將物體有規(guī)則的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)分子無(wú)規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)能量，從而改變 E ；Fire syringe第10頁(yè)，共83頁(yè)。1、熱容量物體溫度升高一度所需要吸收的熱量。2、比熱 單位質(zhì)量物質(zhì)的熱容量。3、摩爾熱容 1摩爾物質(zhì)的熱容量。（1）定體摩爾熱容1mol理想氣體在體積不變的狀態(tài)下， 溫度升高一度所需要吸收的熱量。8.1.6 熱容量第11頁(yè)，共83

6、頁(yè)。（2）定壓摩爾熱容： 1mol理想氣體在壓強(qiáng)不變的狀態(tài)下，溫度升高一度所需要吸收的熱量。（3）Cv,和Cp,的關(guān)系實(shí)驗(yàn)證明：邁耶公式 摩爾熱容比（絕熱系數(shù)）令i為自由度數(shù)：第12頁(yè)，共83頁(yè)。8.2.1 熱力學(xué)第一定律本質(zhì)：包括熱現(xiàn)象在內(nèi)的能量守恒和轉(zhuǎn)換定律。QW+系統(tǒng)吸熱系統(tǒng)放熱內(nèi)能增加內(nèi)能減少系統(tǒng)對(duì)外界做功外界對(duì)系統(tǒng)做功8.2 熱力學(xué)第一定律第13頁(yè)，共83頁(yè)。熱力學(xué)第一定律適用于任何系統(tǒng)(氣液固)的任何過程(非準(zhǔn)靜態(tài)過程也適用),熱力學(xué)第一定律的另一敘述：第一類永動(dòng)機(jī) 是不可能制成的。第一類永動(dòng)機(jī)：Q = 0， E = 0 ，A 0的機(jī)器;第14頁(yè)，共83頁(yè)。例【8-2】一定量的氣體

7、吸收熱量，體積膨脹并對(duì)外做功，則此過程的末態(tài)與初態(tài)相比， （ ）A氣體內(nèi)能一定增加 B氣體內(nèi)能一定減小C氣體內(nèi)能一定不變 D氣體內(nèi)能是增是減不能確定D第15頁(yè)，共83頁(yè)?！纠?-3】 一定質(zhì)量的理想氣體，從某一狀態(tài)開始，經(jīng)過一系列變化后又回一開始的狀態(tài)，用W1表示外界對(duì)氣體做的功，W2表示氣體對(duì)外界做的功，Q1表示氣體吸收的熱量，Q2表示氣體放出的熱量，則在整個(gè)過程中一定有（ ） AQ1Q2=W2W1 ; BQ1=Q2CW1=W2 ; DQ1Q2A第16頁(yè)，共83頁(yè)?！纠?-4】如圖,一個(gè)四周絕熱的氣缸,中間有一固定的用導(dǎo)熱材料制成的導(dǎo)熱板C把氣缸分成 A.B 兩部分,D是一絕熱活塞, A中盛

8、有1mol He, B中盛有1mol N2, 今外界緩慢地移動(dòng)活塞D 壓縮B部分氣體, 對(duì)氣體作功A , 求此過程中B 部分氣體內(nèi)能的變化。CDAHeBN2Q第17頁(yè)，共83頁(yè)。解:設(shè)此過程由B傳向A的熱量為Q即：第18頁(yè)，共83頁(yè)?！纠?-5】系統(tǒng)從ABA經(jīng)歷一個(gè)循環(huán),且EBEA 。(1)試確定AB,以及BA的功A的符號(hào)及含義;(2)Q的符號(hào)如何確定;(3)循環(huán)總功和熱量的正負(fù)。解：(1)A B, 氣體膨脹; A10: 氣體對(duì)外做功; B A, 氣體壓縮; A20時(shí)，E2E10：等容吸熱過程。外界傳給氣體的熱量全部用于增加氣體的內(nèi)能；Q0時(shí)，E2E1V1 或 p1 p2 A0 Q=A0。氣體

9、吸收的熱量全部轉(zhuǎn)化為對(duì)外作功；如圖BA 等溫壓縮過程；V2V1 A0 , Q=AV1 , A0 又T2T1, 即E2-E10 Q0 。氣體吸收的熱量，一部分用于內(nèi)能的增加，一部分用于對(duì)外作功；等壓壓縮過程 A0 ， T2T1, 即E2E10 Q0 。外界對(duì)氣體作的功和內(nèi)能的減少均轉(zhuǎn)化為熱量而放出；等壓過程中，A與E 始終同號(hào)；AB等壓膨脹過程第26頁(yè)，共83頁(yè)。例 將500J的熱量傳給標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的2mol氫。 (1) V不變，熱量變?yōu)槭裁矗繗涞臏囟葹槎嗌伲?2) T不變，熱量變?yōu)槭裁?？氫的p、V各為多少？(3) p不變，熱量變?yōu)槭裁?？氫的T、V各為多少？解：(1) V不變， Q = E， 熱量

10、轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)能。(2)T不變， Q = W，熱量轉(zhuǎn)變?yōu)楣Φ?7頁(yè)，共83頁(yè)。(3) p不變， Q = W+ E， 熱量轉(zhuǎn)變?yōu)楣蛢?nèi)能第28頁(yè)，共83頁(yè)。 例 質(zhì)量為2.810-3kg、壓強(qiáng)為1.013105Pa、溫度為27的氮?dú)? 先在體積不變的情況下使其壓強(qiáng)增至3.039105Pa, 再經(jīng)等溫膨脹使壓強(qiáng)降至1.013105Pa , 然后又在等壓過程中將體積壓縮一半。試求氮?dú)庠谌窟^程中內(nèi)能變化，所作的功以及吸收的熱量，并畫出p-V圖。解：根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程得又p2=3.039105PaV2=V1132V1V4V/m3p/(1.013105Pa)OV3第29頁(yè)，共83頁(yè)。又則，又P4=P1=1.

11、013105Pa則，132V1V4V/m3p/(1.013105Pa)OV3第30頁(yè)，共83頁(yè)。等體過程：等溫過程：等壓過程：從而整個(gè)過程中：132V1V4V/m3p/(1.013105Pa)OV3第31頁(yè)，共83頁(yè)。例質(zhì)量一定的單原子理想氣體開始時(shí)壓力為3大氣壓，體積1升，先等壓膨脹至體積為2升，再等溫膨脹至體積為3升，最后被等容冷卻到壓力為1大氣壓。求氣體在全過程中內(nèi)能的變化，所作的功和吸收的熱量。解：內(nèi)能是狀態(tài)的函數(shù)，與過程無(wú)關(guān)123321abcd第32頁(yè)，共83頁(yè)。123321abcd第33頁(yè)，共83頁(yè)。8.4.1 絕熱過程V1V2pVO氣體在狀態(tài)變化過程中系統(tǒng)和外界沒有熱量的交換。由

12、熱力學(xué)第一定律:良好絕熱材料包圍的系統(tǒng)發(fā)生的過程；進(jìn)行得較快(仍是準(zhǔn)靜態(tài))來不及和外界交換熱量的過程； 8.4 熱力學(xué)第一定律在絕熱過程中的應(yīng)用第34頁(yè)，共83頁(yè)。絕熱過程內(nèi)能增量：絕熱過程的功：絕熱過程靠減少系統(tǒng)的內(nèi)能來對(duì)外做功 ! 絕熱膨脹過程的同時(shí)降溫降壓； 絕熱壓縮過程的同時(shí)升溫升壓; P, V, T 都是變量;又第35頁(yè)，共83頁(yè)。*絕熱方程的推導(dǎo)(略)8.4.2 絕熱過程方程：也叫泊松方程8.4.3 絕熱線和等溫線的比較： 理想氣體的絕熱線比等溫線“更陡” 。第36頁(yè)，共83頁(yè)。設(shè)一等溫線和一絕熱線在點(diǎn)相交（注意絕熱線上各點(diǎn)溫度不同）比較點(diǎn)處等溫線與絕熱線的斜率（1）從A點(diǎn)經(jīng)等溫膨

13、脹過程 V- n-P （2）從A點(diǎn)經(jīng)絕熱膨脹過程 V- n-P且因絕熱對(duì)外做功過程內(nèi)能減少 E- T- P P2 1)第38頁(yè)，共83頁(yè)。討論 :非靜態(tài)絕熱過程絕熱自由膨脹 手放在壓力鍋上方，會(huì)不會(huì)燙手？第39頁(yè)，共83頁(yè)。 例8-8: 有810-3kg氧氣，體積為0.4110-3m3 ，溫度為27。如氧氣作絕熱膨脹，膨脹后的體積為4.110-3m3 ，問氣體作多少功？如作等溫膨脹，膨脹后的體積也為4.110-3m3 ，問氣體作多少功？解：1）絕熱膨脹由絕熱方程2）等溫膨脹第40頁(yè)，共83頁(yè)。例如圖，對(duì)同一氣體，I 為絕熱過程，那么J 和K 過程是吸熱還是放熱?解：對(duì)I 過程對(duì)J 過程吸熱對(duì)K

14、 過程放熱注：A 即過程曲線下的面積；OBJIKAPV第41頁(yè)，共83頁(yè)。例如圖，同一氣體經(jīng)過等壓過程AB, 等溫過程AC，絕熱過程AD。問(1)哪個(gè)過程作功最多?(2)哪個(gè)過程吸熱最多?(3)哪個(gè)過程內(nèi)能變化最大?解：(1)由過程曲線下面積知A B過程作功最多;(2)等壓過程：等溫過程：絕熱過程：PABCDV02V0VO第42頁(yè)，共83頁(yè)。(3)比較A BA C問： 如何？PABCDV02V0VO第43頁(yè)，共83頁(yè)。A D即 過程內(nèi)能變化最大；A B思考：絕熱摩爾熱容 是多少？PABCDV02V0VO第44頁(yè)，共83頁(yè)。理想氣體各過程的重要公式過程特征過程方程吸收熱量對(duì)外做功內(nèi)能增量等體V=

15、C0等壓P=C等溫T=C0絕熱Q=00第45頁(yè)，共83頁(yè)。熱力學(xué)過程中吸放熱的判斷第46頁(yè)，共83頁(yè)。16世紀(jì)末,煤被大量應(yīng)用,為解決礦井排水問題,刺激了熱機(jī)研究,眾人之一是達(dá).芬奇(一次性非循環(huán));17世紀(jì)末發(fā)明了巴本鍋和蒸汽泵；目的：制造能連續(xù)不斷進(jìn)行熱功轉(zhuǎn)換的機(jī)器熱機(jī)、制冷機(jī)8.5 循環(huán)過程和卡諾循環(huán)第47頁(yè)，共83頁(yè)。蒸汽機(jī)是英國(guó)人莎維利(1698)和紐可門(1705)各自獨(dú)立第一個(gè)發(fā)明的，用于抽水，效率很低；Thomas Newcomen第48頁(yè)，共83頁(yè)。Jams Watt 1765年英國(guó)格拉斯哥大學(xué)儀器修理工詹姆斯.瓦特完善了蒸汽機(jī)(使冷凝器與汽缸分離,發(fā)明了活塞閥.飛輪.曲軸.

16、齒輪傳動(dòng).離心調(diào)速器等)使其成為真正的動(dòng)力, 實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)代化, 至今仍在使用。 蒸汽機(jī)的改善目標(biāo)： 擴(kuò)大容量(很多人做過) 提高效率(卡諾貢獻(xiàn)很大) 第49頁(yè)，共83頁(yè)。雙汽缸機(jī)車動(dòng)力第50頁(yè)，共83頁(yè)。 系統(tǒng)經(jīng)歷一系列的變化過程又回到初始狀態(tài)的過程,即周而復(fù)始的過程。1、循環(huán)特征：經(jīng)歷一個(gè)循環(huán)過程后，內(nèi)能不變。2、一個(gè)循環(huán)過程的p-V圖：BAbapOVAaB為膨脹過程：Wa0，BbA為壓縮過程：Wb0，8.5.1、循環(huán)過程正循環(huán)：在p-V圖上循環(huán)過程按順時(shí)針進(jìn)行。熱機(jī)逆循環(huán)：在p-V圖上循環(huán)過程按逆時(shí)針進(jìn)行。制冷機(jī)第51頁(yè)，共83頁(yè)。BAbapOV一個(gè)循環(huán)過程中，系統(tǒng)所作的凈功：= p-V圖上

17、循環(huán)曲線所包圍的面積所以，根據(jù)熱力學(xué)第一定律凈功為凈吸熱總放熱總吸熱第52頁(yè)，共83頁(yè)。8.5.2 熱機(jī)和熱機(jī)效率AB熱機(jī)高溫?zé)嵩吹蜏責(zé)嵩吹?3頁(yè)，共83頁(yè)。8.5.3 制冷機(jī)和制冷系數(shù)ABAQ2Q1第54頁(yè)，共83頁(yè)。 例8-11: 3.210 -2 kg氧氣作ABCD循環(huán)過程。AB和C D都為等溫過程，設(shè)T1=300K，T2=200K，V2 =2V1。求循環(huán)效率。DABCT1=300KT2=200KV2V1VpO解：AB、DA吸熱，BC、CD放熱。AB等溫過程：DA等體過程：BC等體過程：第55頁(yè)，共83頁(yè)。CD等溫過程：DABCT1=300KT2=200KV2V1VpO第56頁(yè)，共83頁(yè)

18、。8.5.4 卡諾循環(huán)目的：從理論上探索提高熱機(jī)效率的方法。1824年，法國(guó)青年科學(xué)家卡諾（1796-1832）提出一種理想熱機(jī)，工作物質(zhì)只與兩個(gè)恒定熱源（一個(gè)高溫?zé)嵩?，一個(gè)低溫?zé)嵩矗┙粨Q熱量。整個(gè)循環(huán)過程是由兩個(gè)絕熱過程和兩個(gè)等溫過程構(gòu)成，這樣的循環(huán)過程稱為 - -理想氣體準(zhǔn)靜態(tài)卡諾循環(huán)第57頁(yè)，共83頁(yè)。V3V1VpDABCV2V4T1T2OQ1Q2卡諾熱機(jī)低溫?zé)嵩碩2高溫?zé)嵩碩11、卡洛熱機(jī)第58頁(yè)，共83頁(yè)。V3V1VpDABCV2V4T1T2OBC 和 DA 過程：絕熱AB 和 CD過程：等溫吸熱和放熱Q1Q2卡諾循環(huán)效率：第59頁(yè)，共83頁(yè)?？ㄖZ循環(huán)效率：結(jié)論：1）卡諾循環(huán)的效率僅

19、僅由兩熱 源的溫度決定。2）兩熱源的溫度差越大，卡諾 循環(huán)的效率越大。V3V1VpDABCV2V4T1T2OQ1Q2第60頁(yè)，共83頁(yè)。2、卡諾致冷機(jī)（卡諾逆循環(huán)）WABCD高溫?zé)嵩碩1卡諾致冷機(jī)低溫?zé)嵩碩2卡諾致冷機(jī)致冷系數(shù):第61頁(yè)，共83頁(yè)。例8-12:一卡諾循環(huán)，熱源溫度為100 oC，冷卻器溫度為0oC。如維持冷卻器溫度不變，提高高溫?zé)嵩礈囟?，使循環(huán)1的凈功增加為原來的2倍。設(shè)此循環(huán)2工作于相同的兩絕熱線之間，工作物質(zhì)為理想氣體。試求： 此熱源的溫度增為多少？ 這時(shí)效率為多大？Vp T1ABCD DCOT0T2解：(1)循環(huán)ABCDA:由循環(huán)效率的定義及卡諾循環(huán)效率公式第62頁(yè)，共8

20、3頁(yè)。整理得由題意：則，整理得：(2)Vp T1ABCD DCOT0T2第63頁(yè)，共83頁(yè)。例8-13: 一定量理想氣體經(jīng)歷了某一循環(huán)過程，其中AB和CD是等壓過程，BC和DA是絕熱過程。已知B點(diǎn)和C點(diǎn)的狀態(tài)溫度分別為TB和TC ，求此循環(huán)效率。CDABp1p2pVO解：CD放熱則AB吸熱第64頁(yè)，共83頁(yè)。CDABp1p2pVO AB、CD等壓，故又 BC、DA絕熱，故第65頁(yè)，共83頁(yè)。例8-14: 計(jì)算奧托機(jī)的循環(huán)效率。c d, eb為等容過程；bc，de為絕熱過程。解：cd為等體吸熱eb為等體放熱V0VpVacdebO第66頁(yè)，共83頁(yè)。V0VpVacdebO根據(jù)絕熱過程方程得：-氣缸

21、的壓縮比第67頁(yè)，共83頁(yè)。8.6.1 可逆過程與不可逆過程可逆機(jī)： 能產(chǎn)生可逆循環(huán)過程的機(jī)器。不可逆機(jī)： 不能產(chǎn)生可逆循環(huán)過程的機(jī)器。可逆過程狀態(tài)1某過程狀態(tài)2完全一樣的中間狀態(tài)系統(tǒng)與環(huán)境完全復(fù)原不可逆過程用任何方法都不可能使系統(tǒng)和外界完全復(fù)原的 過程稱2. 功熱轉(zhuǎn)換過程熱剎車摩擦生熱。烘烤車輪，車不開。1. 熱傳導(dǎo)過程熱量不能自動(dòng)從低溫高溫功熱轉(zhuǎn)換過程具有方向性熱傳導(dǎo)過程具有方向性。8.6 熱力學(xué)第二定律 卡諾定理第68頁(yè)，共83頁(yè)。.氣體的絕熱自由膨脹過程自由膨脹，不可自動(dòng)收縮一切與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀過程都具有不可逆性無(wú)摩擦、無(wú)泄漏的準(zhǔn)靜態(tài)過程是可逆過程8.6.2 熱力學(xué)第二定律的兩種表述

22、氣體絕熱自由膨脹的過程具有方向性實(shí)際宏觀過程按一定方向進(jìn)行的規(guī)律就是熱力學(xué)第二定律Q放=0 =100%從一個(gè)熱源吸熱，全部用來作功。行嗎？第69頁(yè)，共83頁(yè)。 不可能從單一熱源吸取熱量使之完全變?yōu)橛杏玫墓Χ划a(chǎn)生其他影響。第二類永動(dòng)機(jī)不可能制成。不可能把熱量從低溫物體傳到高溫物體而不引起其他變化。 熱量不可能自動(dòng)地從低溫物體傳到高溫物體去。 可以證明，熱力學(xué)第二定律得兩種表述是等價(jià)的。熱力學(xué)第一定律判斷：Q1=A 可行！熱力學(xué)第二定律：不行！這是人們從失敗的教訓(xùn)中總結(jié)出來的定律。 開爾文表述：克勞修斯表述：第70頁(yè)，共83頁(yè)。證明開爾文表述與克勞修斯表述的等價(jià)性T1T2Q1AQ2自動(dòng)Q2如果熱

23、量能自動(dòng)從低溫物體傳到高溫物體可制成單熱源機(jī)T1T2Q1AQ2Q1+Q2如果單熱源機(jī)能制成可熱量Q2從低溫?zé)嵩磦鞯礁邷責(zé)嵩?，其他什么都沒變。第71頁(yè)，共83頁(yè)。8.6.3 卡諾定理在相同的高溫?zé)嵩磁c相同的低溫?zé)嵩粗g工作的一切可逆機(jī)，不論用什么工作物質(zhì)，效率相等。2. 在相同的高溫?zé)嵩磁c相同的低溫?zé)嵩粗g工作的一切不可逆機(jī)的效率不可能高于可逆機(jī)的效率。提高熱機(jī)效率的途徑： 盡量提高兩熱源的溫差； 盡量減少不可逆因素。第72頁(yè)，共83頁(yè)。8.7 熱力學(xué)第二定律的統(tǒng)計(jì)意義分析下面這些現(xiàn)象，它們有共性嗎？1、花瓶摔碎了，卻不能完全復(fù)原。2、封閉容器中原被限制在某一局部的 氣體分子一旦限制取消，分子將

24、自 由地充滿整個(gè)容器，但卻不能自發(fā) 地再回縮到某個(gè)局部。 3、生米煮成熟飯，熟飯卻不能涼干成 生米。 4、高溫物可自動(dòng)將熱傳遞給低溫物, 反之則不能。5、摩擦可將作功變成熱, 而這熱卻不再 變回功。能量守恒，為什么會(huì)有能源危機(jī)？可見：自然界中遵從能量守恒的過程 并非都可以實(shí)現(xiàn)！8.7.1 熱力學(xué)第二定律的統(tǒng)計(jì)意義 熱力學(xué)第二定律指出了熱量傳遞方向和熱功轉(zhuǎn)化方向的不可逆性，即： 大量微觀粒子組成的孤立系統(tǒng)中發(fā)生的與熱現(xiàn)象有關(guān)的實(shí)際過程都是不可逆的。 這一結(jié)論可以從微觀角度出發(fā)，從統(tǒng)計(jì)意義上來進(jìn)行解釋。分析一個(gè)例子：氣體的自由膨脹如圖：若容器中有a、b、c 三個(gè)分子ABabc隔板 a、b、c 三個(gè)

25、分子在A、B兩室的 分配方式：A室B室abc0abcbcacabcabcababccab0第73頁(yè)，共83頁(yè)。如圖：若容器中有a、b、c 三個(gè)分子ABabc隔板 a、b、c 三個(gè)分子在A、B兩室的 分配方式：A室B室abc0abcbcacabcabcababccab0NA個(gè)分子全部自動(dòng)收縮到A室的幾率為a 分子出現(xiàn)在A室的幾率為、abc三分子全部回到A室的幾率為118=2312AN112210230從以上分析可知： 不可逆過程實(shí)質(zhì)上是 一到個(gè)從幾率較小的宏觀狀態(tài)到幾率較大的宏觀狀態(tài)的變化過程。也就是由包含微觀狀態(tài)數(shù)目少的宏觀狀態(tài)向包含微觀數(shù)目多的宏觀狀態(tài)進(jìn)行。 熱力學(xué)第二定律的統(tǒng)計(jì)解釋 微觀意義 在一個(gè)孤立系統(tǒng)內(nèi)，一切實(shí)際過程都向著狀態(tài)的幾率增大