2021-2022學(xué)年高二物理競賽課件：卡諾定理

1、卡諾定理可逆機(jī)：作可逆循環(huán)過程的機(jī)器。不可逆機(jī)：作不可逆循環(huán)過程的機(jī)器。1.工作在相同的高溫?zé)嵩?T1 和低溫?zé)嵩?T2 之間的一切可逆機(jī)效率相同，與工作物質(zhì)無關(guān)。2.工作在其間的一切不可逆機(jī)的效率不大于可逆機(jī)。 指出了提高熱機(jī)效率的途徑?？ㄖZ定理非自發(fā)傳熱自發(fā)傳熱高溫物體低溫物體 熱傳導(dǎo) 熱功轉(zhuǎn)換完全功不完全熱 自然界一切與熱現(xiàn)象有關(guān)的實(shí)際宏觀過程都是不可逆的 . 熱力學(xué)第二定律的實(shí)質(zhì)無序有序自發(fā)非均勻、非平衡均勻、平衡自發(fā) 能量品質(zhì)能量轉(zhuǎn)換和守恒定律熱力學(xué)第一定律熱力學(xué)第二定律卡諾定理有用能是受到限制的低溫?zé)嵩锤邷責(zé)嵩纯ㄖZ熱機(jī)可利用的能量越多，該能量品質(zhì)越好,反之則差.1. 設(shè)E為卡諾理想

2、可逆機(jī)，E為另一可逆機(jī)。T1T2E+E無功冷機(jī)高溫?zé)嵩碩1低溫?zé)嵩碩2EE證明卡諾定理的證明反之，使E逆向運(yùn)行，E正向運(yùn)行，又可證明：結(jié)果： 復(fù)合機(jī)E+E成為無功冷機(jī)，違背克勞修斯表述，故假設(shè)不成立。綜上，工作在相同的高溫?zé)嵩?T1 和低溫?zé)嵩?T2 之間的一切可逆機(jī)效率相同，與工作物質(zhì)無關(guān)。設(shè)E為可逆機(jī)，E為不可逆機(jī)。同樣方法可以證明：工作在其間的一切不可逆機(jī)的效率不大于可逆機(jī)熵卡諾循環(huán)：熱溫比Q2= -|Q2|卡諾循環(huán)高溫?zé)嵩碩1低溫?zé)嵩碩2A系統(tǒng)經(jīng)歷卡諾循環(huán)后，熱溫比總和為零。 結(jié)論 ： 可逆卡諾循環(huán)中, 熱溫比總和為零 .熱溫比 等溫過程中吸收或放出的熱量與熱源溫度之比 .可逆卡諾機(jī)一

3、 熵如何判斷孤立系統(tǒng)中過程進(jìn)行的方向？熵增加原理 熱力學(xué)第二定律的統(tǒng)計(jì)意義任一微小可逆卡諾循環(huán)對所有微小循環(huán)求和當(dāng)時(shí)，則 任意的可逆循環(huán)可視為由許多可逆卡諾循環(huán)所組成 結(jié)論 : 對任一可逆循環(huán)過程, 熱溫比之和為零 . 在可逆過程中，系統(tǒng)從狀態(tài)A改變到狀態(tài)B , 其熱溫比的積分只決定于始末狀態(tài)，而與過程無關(guān). 據(jù)此可知熱溫比的積分是一態(tài)函數(shù)的增量，此態(tài)函數(shù)稱熵. 可逆過程 *ABCD可逆過程無限小可逆過程 熱力學(xué)系統(tǒng)從初態(tài) A 變化到末態(tài) B ，系統(tǒng)熵的增量等于初態(tài) A 和末態(tài) B 之間任意一可逆過程熱溫比（ ）的積分.物理意義 熵的單位*ABCDE 可逆過程 熵變的計(jì)算 1）熵是態(tài)函數(shù)，當(dāng)始末兩平衡態(tài)確定后， 系統(tǒng)的熵變也是確定的, 與過程無關(guān). 因此, 可在兩平衡態(tài)之間假設(shè)任一可逆過程，從而可計(jì)算熵變 . 2）當(dāng)系統(tǒng)分為幾個(gè)部分時(shí)， 各部分的熵變之和等于系統(tǒng)的熵變 .理想氣體的熵公式