《大学物理下教学课件》热力学.ppt

八八 热热 学学7 循环过程循环过程 卡诺循环卡诺循环循环过程循环过程物质系统经历一系列的变化过程，又回到初始状态，物质系统经历一系列的变化过程，又回到初始状态，这样的周而复始的变化过程。这样的周而复始的变化过程。经历一个循环，回到初始状态时，内能没有改变。经历一个循环，回到初始状态时，内能没有改变。热机热机：利用工作物继续不断地把热转换为功。：利用工作物继续不断地把热转换为功。致冷机致冷机：运行方向与热机中工作物的循环过程相反。：运行方向与热机中工作物的循环过程相反。八八 热热 学学由两个平衡的等温过程和两个平衡的绝热过程组成。由两个平衡的等温过程和两个平衡的绝热过程组成。卡诺循环卡诺循环 1824 年法国的年青工程师卡诺，对热机的年法国的年青工程师卡诺，对热机的最大可能效率问题进行理论研究时提出。最大可能效率问题进行理论研究时提出。八八 热热 学学低温热源低温热源高温热源高温热源卡诺热机卡诺热机AABCD A B 等温膨胀等温膨胀 B C 绝热膨胀绝热膨胀 C D 等温压缩等温压缩 D A 绝热压缩绝热压缩 八八 热热 学学A B 等温膨胀等温膨胀吸吸热热C D 等温压缩等温压缩放放热热效率效率AABCD 八八 热热 学学B C 绝热膨胀绝热膨胀 D A 绝热压缩绝热压缩AABCD效率只与两个热源的温度有关，效率只与两个热源的温度有关，两热源的温差越大，效率越大。两热源的温差越大，效率越大。八八 热热 学学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AABCD致冷系数致冷系数 八八 热热 学学讨讨 论论 八八 热热 学学1423 例例 1 1 mol 氦气经过如图所示的循环过程，其氦气经过如图所示的循环过程，其中中 ,求求12、23、34、41各过程中气体吸收的热量和热机的效率各过程中气体吸收的热量和热机的效率.解解 八八 热热 学学1423 八八 热热 学学例例2、有有2.5mol的双原子理想气体，做如图的循环的双原子理想气体，做如图的循环（ca为等温过程）。求为等温过程）。求：各过程中的热量、内能改：各过程中的热量、内能改变和所做的功以及循环的效率。已知：变和所做的功以及循环的效率。已知：八八 热热 学学解：解：八八 热热 学学 八八 热热 学学开尔文叙述开尔文叙述：不可能制成一种循环动作的热机，：不可能制成一种循环动作的热机，只从一个热源吸取热量，使之全部变为有用的功，只从一个热源吸取热量，使之全部变为有用的功，而其他物体不发生任何变化。而其他物体不发生任何变化。两种表述两种表述8 热力学第二定律热力学第二定律克劳修斯叙述克劳修斯叙述：热量不可能自动地：热量不可能自动地从低温物体传向高温物体。从低温物体传向高温物体。说明自然宏观过程进行的方向的规律。说明自然宏观过程进行的方向的规律。八八 热热 学学平衡的膨胀过程是可逆的。平衡的膨胀过程是可逆的。如果一个过程反向变化时，周围一切都如果一个过程反向变化时，周围一切都各自回复原状，此过程是各自回复原状，此过程是可逆过程可逆过程。可逆过程与不可逆过程可逆过程与不可逆过程 八八 热热 学学如对于某一过程，无论怎样都不能使物体和外界如对于某一过程，无论怎样都不能使物体和外界恢复到原来状态而不引起其它变化，此过程就是恢复到原来状态而不引起其它变化，此过程就是不可逆过程不可逆过程。气体迅速膨胀的过程气体迅速膨胀的过程是不可逆的。是不可逆的。过程的可逆与否和系统所经历的过程的可逆与否和系统所经历的中间状态是否平衡密切相关。中间状态是否平衡密切相关。八八 热热 学学 热量传递热量传递 热功转换热功转换热力学第二定律的微观意义热力学第二定律的微观意义自然过程总是沿着使大量分子的运动自然过程总是沿着使大量分子的运动从有序状态向无序状态的方向进行。从有序状态向无序状态的方向进行。自然过程总是沿着使大量分子的运动自然过程总是沿着使大量分子的运动向更加无序的方向进行。向更加无序的方向进行。一切自然过程总是沿着分子热运动的一切自然过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行。无序性增大的方向进行。