基础物理课堂讲稿

第四章 第四章 热力学第一定律

第五章

热力学第二定律和第三定律

第十一讲

§5.1 可逆过程与不可逆过程 §5.2 热力学第二定律的两种语言表述 §5.3 热力学第二定律的数学表述和熵增加原理 §5.4 熵及热力学第二定律的统计意义 §5.5 热力学第二定律的应用举例 §5.6 自由能与吉布斯函数 §5.7 热力学第三定律

基础物理课堂讲稿

第四章 第四章 热力学第一定律

§5.1 可逆过程与不可逆过程研究背景：满足热力学第一定律的过程是否都一定能实现？ 研究背景：满足热力学第一定律的过程是否都一定能实现？ 研究系统状态自发演化方向问题。 研究系统状态自发演化方向问题。 ▲可逆过程与不可逆过程的概念 可逆过程：可使系统和外界都完全恢复到原来状态的过程 可逆过程： 不可逆过程： 不可逆过程：不可使系统和外界都完全恢复到原来状态的过程 ▲可逆过程与不可逆过程举例及区分 无摩擦的的准静态等温过程----可逆过程 无摩擦的的准静态等温过程 可逆过程 有摩擦的的准静态等温过程----不可逆过程(∵正反过程都有摩擦功 正反过程都有摩擦功) 有摩擦的的准静态等温过程 不可逆过程(∵正反过程都有摩擦功) 热力学第二定律主要内容：凡涉及到热现象过程都是不可逆的。 热力学第二定律主要内容：凡涉及到热现象过程都是不可逆的。

基础物理课堂讲稿

第四章 第四章 热力学第一定律

§5.2 热力学第二定律的两种语言表述问题① 若仅从单一热源吸收热量而对外作功,其热机效率为 其热机效率为: 问题①: 若仅从单一热源吸收热量而对外作功 其热机效率为′ Q2 0 η = 1 = 1 = 100% Q1 Q1

问题② 若从低温热源吸热Q 等于向高温热源释放热量Q 其 问题②: 若从低温热源吸热 2等于向高温热源释放热量 1',其 致冷机的致冷系数为: 致冷机的致冷系数为ε=Q2 =∞ ′ Q1 Q2

上两虚设过程都服从热力学第一定律能量守恒定律， 上两虚设过程都服从热力学第一定律能量守恒定律， 但能否实现呢？ 大量的实验结果是否定的。 但能否实现呢？ 大量的实验结果是否定的。 因此， 因此，有必要以这些否定的实验为依据给出一个热力学 新定律---热力学第二定律。 新定律---热力学第二定律。 ---热力学第二定律

基础物理课堂讲稿

第四章 第四章 热力学第一定律

热力学第二定律的克劳修斯表述 ★ 热力学第二定律的克劳修斯表述 不可能使热量从低温物体自发地传递到高温物体而不产生 不可能使热量从低温物体自发地传递到高温物体而不产生 自发地传递到高温物体而 任何其他影响。 任何其他影响。 ※ 指明了热量自发传递的方向 致冷机的循环是从低温热源吸热而向高温热源放热， ※ 致冷机的循环是从低温热

源吸热而向高温热源放热， 但须有外界作功。 但须有外界作功。 致冷系数： 致冷系数： ε = Q2 =W净 Q2 ′ Q1 Q2高温热源

′ Q1 Q2

T1

W净

系统从低温T 热源吸收的热量; Q2 > 0 : 系统从低温 2热源吸收的热量

′ Q1 > 0 : 系统向高温 1热源释放的热量 系统向高温T 热源释放的热量;

T2低温热源

基础物理课堂讲稿

第四章 第四章 热力学第一定律

热力学第二定律的开尔文表述 ★ 热力学第二定律的开尔文表述 不可能从单一热源吸收热量使之完全转化为有用功而 不可能从单一热源吸收热量使之完全转化为有用功而 完全转化为有用功 不产生其他影响-----不可能有第二类永动机 不可能有第二类永动机 不产生其他影响 指明了自发的功热转换的不可逆性即： 指明了自发的功热转换的不可逆性即：功可以自发地全 部转换成热量，但热量不能自发地全部转换成有用功。 部转换成热量，但热量不能自发地全部转换成有用功。 T1 T1

Q1 ′ Q2T2 循环热机

′ W净不可能！ 不可能！

Q1

′ W净

第二类永动机 自然界有大量的单一热源… 自然界有大量的单一热源

基础物理课堂讲稿

第四章 第四章 热力学第一定律

★ 克劳修斯表述与开尔文表述的等价性 ①假设克劳修斯表述不正确,而开尔文表述正确 假设克劳修斯表述不正确 而开尔文表述正确 由热量可自发从低温热源传到高温热源而不产生任何 其他影响如图(a)。由此 可设计某卡诺热机如图 可设计某卡诺热机如图(b): 其他影响如图 。由此,可设计某卡诺热机如图 等效

得到从单一热源吸收热量对 外作功,这与开尔文表述予盾。 外作功 这与开尔文表述予盾。 这与开尔文表述予盾 从而假设① 从而假设①不成立

基础物理课堂讲稿

第四章 第四章 热力学第一定律

②假设开尔文表述不正确,而克劳修斯表述正确 假设开尔文表述不正确 而克劳修斯表述正确 可从单一热源吸收热量并全部转化为功而不引起其他任 何影响如图(a)。由此,可设计某卡诺致冷机如图 可设计某卡诺致冷机如图(b): 何影响如图 。由此 可设计某卡诺致冷机如图

等效

结论： 结论：两者表述等价

得到热量从低温热源自发地到高 温热源,这与克劳修斯表述予盾 这与克劳修斯表述予盾。 温热源 这与克劳修斯表述予盾。 从而假设② 从而假设②不成立

基础物理 …… 此处隐藏：4716字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……