大学物理-热力学基础-件.pptx
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1、二二.功功 系统体积变化系统体积变化注b.过程量过程量不同过程不同过程P=f(V)形式不同形式不同a.PV 图图 面积面积 功功c.功功 系统与能量外界交换系统与能量外界交换的一种方式的一种方式膨胀膨胀 对外作功对外作功 内内外外 内能内能机械能机械能压缩压缩 外对内作功外对内作功 外外内内 机械能机械能内能内能2.第第1页页/共共46页页三三.热量热量 讨论讨论 下列常见过程中功的计算下列常见过程中功的计算a.等体等体 b.等压等压 c.等温等温 d.直线过程直线过程 功以外的功以外的能量交换方式能量交换方式一般一般(中学中学:)摩尔热容摩尔热容c:比热比热如如Cm 与与T关系不大关系不大注
2、a.过程量过程量b.吸放热与吸放热与 T无必然关系无必然关系等体等体 Cm=CV,m 等压等压 Cm=CP,m 如如 等体或等压等体或等压 Q 0 T,Q 0(膨胀膨胀),Q 三三.卡诺循环卡诺循环 (1824 Carnot 理想循环理想循环)1.卡诺热机卡诺热机(正循环正循环)4个准静态过程个准静态过程(等温与绝热等温与绝热)T1高温热源高温热源T2低温热源低温热源25.第第24页页/共共46页页WABCD2.卡诺致冷机卡诺致冷机(逆循环逆循环)T1高温热源高温热源T2低温热源低温热源 例例2 一电冰箱放在室温为一电冰箱放在室温为20C 的房间里的房间里,冰箱储藏柜中的温度冰箱储藏柜中的温度
3、 维持在维持在5C.现每天有现每天有2.0107J 的的热量自房间传入冰箱内热量自房间传入冰箱内,若维若维 持持冰箱内温度不变冰箱内温度不变,外界每天需外界每天需 作作多少功多少功,其功率为多少其功率为多少?设在设在 5C至至20C之间的冰箱的致冷系之间的冰箱的致冷系 数是数是卡诺致冷系数的卡诺致冷系数的 55%.26.第第25页页/共共46页页讨论讨论 图中两卡诺循环效率相等吗图中两卡诺循环效率相等吗?注指导意义指导意义 T1T2 现代热机方向现代热机方向27.第第26页页/共共46页页 136 热力学第二定律热力学第二定律 卡诺定理卡诺定理问题问题a.提高提高 有无限制?有无限制?如如 Q
4、2=0 (单一热源热机单一热源热机)=1(第二类永动机第二类永动机)把吸热全部转化功输出把吸热全部转化功输出(指循环过程指循环过程)c.混合气体能否自动分离?混合气体能否自动分离?b.高温物体高温物体低温物体低温物体自发?自发?自发自发归纳:归纳:自发过程的方向性问题?自发过程的方向性问题?不满足热力学第一定律的过程绝不会发生不满足热力学第一定律的过程绝不会发生反之反之,满足热力学第一定律的过程不一定能自动发生满足热力学第一定律的过程不一定能自动发生28.第第27页页/共共46页页 一一.热力学第二定律的两种表述热力学第二定律的两种表述 1.Kelvin表述表述不可能不可能!循环热机循环热机单
5、一热源单一热源或或不使外界发生变化不使外界发生变化(Q2=0)第二类永动机第二类永动机(=1)启示:启示:单一过程吸热可全部转化为机械功单一过程吸热可全部转化为机械功(等温膨胀等温膨胀)(热机热机)循环过程吸热不可全部转化为机械功输出循环过程吸热不可全部转化为机械功输出2.Clausius表述表述不可能不可能!热量自动从低温到高温物体传递热量自动从低温到高温物体传递而而不引起外界变化不引起外界变化29.第第28页页/共共46页页 等温膨胀过程是从等温膨胀过程是从单一热源吸热作功,单一热源吸热作功,而而不不放出热量给其它物体,放出热量给其它物体,但它是非循环过程但它是非循环过程.12W W第第2
6、9页页/共共46页页低温热源低温热源高温热源高温热源卡诺热机卡诺热机WABCD 卡诺循环是循环过程,但需两个热卡诺循环是循环过程,但需两个热源,且使外界发生变化源,且使外界发生变化.第第30页页/共共46页页 虽然卡诺致冷机能把热量从低温物体移至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高温物体,但需外界作功且使环境发生变化.高温热源高温热源低温热源低温热源卡诺致冷机卡诺致冷机WABCD第第31页页/共共46页页 高温物体高温物体低温物体低温物体不自发不自发(外界干预外界干预)自发自发启示:启示:注b.热力学第一定律热力学第一定律 所有过程必要条件所有过程必要条
7、件a.两种表述两种表述 等价等价(可互相验证可互相验证)热力学第二定律热力学第二定律 自发过程进行的方向性自发过程进行的方向性 二二.可逆过程与不可逆过程可逆过程与不可逆过程1.定义定义可逆过程可逆过程 反过程重复正过程每一状态反过程重复正过程每一状态且且不引起其它变化不引起其它变化任何一项任何一项不满足不满足不可逆过程不可逆过程12正正VP反反30.c。实验和经验的总结第第32页页/共共46页页关键关键重复每一状态重复每一状态不引起外界变化不引起外界变化 反过程需消除正过程一切影响反过程需消除正过程一切影响(要求要求 W正正+W反反=0 Q正正+Q反反=0)2.条件条件 无限缓慢无限缓慢+无
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