第十五章热力学第二定律精选文档.ppt

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1、第十五章 热力学第二定律本讲稿第一页，共十八页二二.绝热过程绝热过程1.绝热过程方程式推导绝热过程方程式推导本讲稿第二页，共十八页绝热过程方程式绝热过程方程式本讲稿第三页，共十八页绝热过程方程式绝热过程方程式2.过程曲线过程曲线斜率斜率本讲稿第四页，共十八页3.绝热过程绝热过程(1)热量热量(2)热力学能变化热力学能变化(p2,V2)(p1,V1)pV或或本讲稿第五页，共十八页(3)功功(p2,V2)(p1,V1)pV（多种表达式）（多种表达式）本讲稿第六页，共十八页三、卡诺正循环的效率三、卡诺正循环的效率1.热机效率热机效率工质工质A高温热库高温热库T1Q2Q1 低温热库低温热库T2pVT1

2、Q1等温膨胀等温膨胀1绝绝热热膨膨胀胀T2绝绝热热压压缩缩A243Q2等温压缩等温压缩本讲稿第七页，共十八页2.卡诺热机卡诺热机(1)12 等温过程等温过程从高温热库吸热从高温热库吸热对外作功对外作功(2)34 等温过程等温过程外界作功外界作功向低温热库放热向低温热库放热本讲稿第八页，共十八页(3)效率效率本讲稿第九页，共十八页第二节第二节可逆过程与不可逆过程可逆过程与不可逆过程一一.不可逆过程不可逆过程(实际实际)1.只能只能自动自动朝一个方向进行朝一个方向进行2.只有外界介入才能反向进行只有外界介入才能反向进行3.系统复原系统复原,外界不能复原（即外界环境变化）外界不能复原（即外界环境变化

3、）二二.可逆过程可逆过程(理想理想)1.无限缓慢无限缓慢2.无耗散无耗散3.系统复原、外界复原系统复原、外界复原例例:卡诺循环卡诺循环例例:热传递热传递 本讲稿第十页，共十八页第三节第三节热力学第二定律热力学第二定律一、热二律的两种一、热二律的两种定性定性表述表述(1)开尔文（热功转换）开尔文（热功转换）单一热源吸热做功不可能单一热源吸热做功不可能(2)克劳修斯（热传导）克劳修斯（热传导）热量自发从低温传高温不可能热量自发从低温传高温不可能本讲稿第十一页，共十八页二二.热二律的数学表达式热二律的数学表达式1.引入态函数引入态函数-熵熵2.如何引入熵如何引入熵?(1)卡诺正循环的效率卡诺正循环的

4、效率对任一微可逆卡诺循环对任一微可逆卡诺循环(2)任意可逆循环任意可逆循环克劳修斯等式克劳修斯等式分解成分解成n个微卡诺循环个微卡诺循环 本讲稿第十二页，共十八页积分与过程无关积分与过程无关 引入熵引入熵S（状态函数）（状态函数）类比势能（状态函数）类比势能（状态函数）可逆过程的熵增量可逆过程的熵增量无限小可逆过程无限小可逆过程本讲稿第十三页，共十八页3.不可逆过程不可逆过程(理气绝热理气绝热自自由膨胀由膨胀)(1)不可逆不可逆热温商之和为零热温商之和为零(2)假想可逆等温过程假想可逆等温过程熵变熵变考虑考虑与过程无关与过程无关而而本讲稿第十四页，共十八页计算理想气体绝热自由膨胀的克劳修斯熵增

5、计算理想气体绝热自由膨胀的克劳修斯熵增设计可逆过程：设计可逆过程：无摩擦准静态等温绝热膨胀无摩擦准静态等温绝热膨胀T热库热库绝热绝热T热库热库计算克劳修斯熵增：计算克劳修斯熵增：本讲稿第十五页，共十八页利用利用对比可逆过程对比可逆过程不可逆过程不可逆过程(2)假想假想可逆等温可逆等温过程过程本讲稿第十六页，共十八页(3)结论结论不可逆过程不可逆过程可逆过程可逆过程不可逆过程不可逆过程可逆过程可逆过程4.熵增原理熵增原理(1)(1)绝热过程绝热过程(2)孤立系统孤立系统熵永不减少熵永不减少(热二律的数学表达式热二律的数学表达式)本讲稿第十七页，共十八页熵的问答题熵的问答题任何过程，熵只增不减任何过程，熵只增不减若从某一初态经可逆与不可逆两条路径到若从某一初态经可逆与不可逆两条路径到达同达同一终点，则不可逆途径的一终点，则不可逆途径的 S必大于可逆过程必大于可逆过程的的 S可逆循环可逆循环 S为零，不可逆循环为零，不可逆循环 S大于零大于零 不可逆过程不可逆过程 S永远永远大于可逆过程大于可逆过程 S 本讲稿第十八页，共十八页