高二物理竞赛课件：可逆过程与不可逆过程 卡诺定理.pptx

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1、第六章 热力学基础,6-5 可逆过程 与 不可逆过程卡诺定理,2,6. 热力学基础,6.1 热力学第零定律和第一定律6.2 热力学第一定律对理想气体准静态过程的应用6.3 循环过程 卡诺循环6.4 热力学第二定律6.5 可逆过程与不可逆过程 卡诺定理6.6 熵 玻尔兹曼关系6.7 熵增加原理 热力学第二定律的统计意义6.8* 耗散结构 信息熵,3,可逆过程,可逆过程：系统由一初态出发，经某过程到达一末态后，如果能使系统回到初态而不在外界留下任何变化( 即系统和外界都恢复了原状 )。,不可逆过程：系统经某过程由一初态到达末态后，如不可能使系统和外界都完全复原的过程。,一切自然过程都是不可逆过程。

2、,例如，无摩擦的准静态过程才是可逆过程。因为有摩擦损耗，涉及功热转换，而功热转换是不可逆的。,4,卡诺定理,（1）在相同的高温热源和相同的低温热源之间工作的一切可逆热机 ( 即经历的循环过程是可逆的 )，其效率都相等，与工作物质无关。,（2）在相同的高温热源和相同的低温热源之间工作的一切不可逆热机 ( 经历的过程是不可逆循环 )，其效率不可能大于可逆热机的效率。,以理想气体为工质的卡诺热机就是可逆热机 ( 无摩擦、准静态 )。卡诺热机 ( 卡诺循环 ) 的效率是一切热机效率的最高极限。,Carnot theorem,5,电场的边值关系 (定性),在静电场中，如果同时有几种不同的均匀电介质，则在

3、其界面上：场强 和 电位移 要发生突变。,平行板电容器中正插入电介质板时的线和线；平行板电容器中斜插入电介质板时的线和线。,研究： 电介质交界面两侧的关系 电介质交界面两侧的关系.,6,电场的边值关系 (定量),边界某处两侧的电位移矢量分别为D1、D2，在该处附近取扁盒状高斯面，其底面积为S (很小)。,D的法向分量连续 (当界面上无自由电荷时),因1 =，2 =,在界面(界面无自由电荷时)上电位移法向分量相等，无突变； 电场强度法向分量不相等，有突变。,7,电场的边值关系 (定量),边界某处两侧的场强分别为1、2。在该处附近取小矩形(极扁)环路 。,的切向分量连续 (当界面上无自由电荷时),

4、在界面(界面无自由电荷时)上电位移切向分量不相等，有突变； 电场强度切向分量相等，无突变。,8,电位移线在界面上的折射,边界两侧电位移线的条数相同,在界面上无自由电荷时，通过边界上任一高斯面的 D 的通量为零。可知，在边界两侧的电位移线的条数相同，即电位移线连续地通过界面。,在界面上电位移线会发生折射,电位移线将折向法线，反之则折离法线。,9,例题,一高压电器设备中用一块均匀的陶瓷片（ r=6.5 ）作为绝缘，其击穿场强为107V/m，已知高压电在陶瓷片外空气中激发均匀电场，其场强 E1与陶瓷面法线成1=300角，大小为E1=2.0 104V/m 。求：（1）陶瓷中的电位移 D2 和场强E2 的大小和方向，,边界条件,10,例题,一高压电器设备中用一块均匀的陶瓷片（ r=6.5 ）作为绝缘，其击穿场强为107V/m，已知高压电在陶瓷片外空气中激发均匀电场，其场强 E1与陶瓷面法线成1=300角，大小为E1=2.0 104V/m 。求： （2）陶瓷表面上极化电荷的面密度。,解：（2）极化电荷的面密度为,11,习题（P325）：7-50、7-54、7-58,作业,