13-6 热力学第二定律 卡诺定律.ppt

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1、13-6 13-6 热力学第二定律的表述热力学第二定律的表述 卡诺定理卡诺定理物理学物理学第五版第五版第十三章第十三章 热力学基础热力学基础第第 十十 章章 波波 动动MECHANICAL WAVES 热热热热 力力力力 学学学学 基基基基 础础础础第第第第 十十十十 三三三三 章章章章113-6 13-6 热力学第二定律的表述热力学第二定律的表述 卡诺定理卡诺定理物理学物理学第五版第五版第十三章第十三章 热力学基础热力学基础讨论：教材讨论：教材P254 13-17自然界的自然界的过程都遵守能量守恒定律，那么，作过程都遵守能量守恒定律，那么，作为它的为它的逆定理逆定理：“遵守能量守恒定律遵守能

2、量守恒定律的过程都可以在自然界中出现的过程都可以在自然界中出现”，能能否成立否成立？不成立不成立213-6 13-6 热力学第二定律的表述热力学第二定律的表述 卡诺定理卡诺定理物理学物理学第五版第五版第十三章第十三章 热力学基础热力学基础 第二定律的提出第二定律的提出1)功热转换功热转换条件条件 2)热传导热传导方向方向性、气体自性、气体自 由膨胀的由膨胀的不可逆性不可逆性问题问题第第一一定定律律无无法法说说明明313-6 13-6 热力学第二定律的表述热力学第二定律的表述 卡诺定理卡诺定理物理学物理学第五版第五版第十三章第十三章 热力学基础热力学基础 本节内容概要本节内容概要 本节教学要求本

3、节教学要求 了解了解可逆和不可逆过程。可逆和不可逆过程。理解理解热力学第二定律的两种表述。热力学第二定律的两种表述。热力学第二定律热力学第二定律 可逆过程和不可逆过程可逆过程和不可逆过程 卡诺定理卡诺定理413-6 13-6 热力学第二定律的表述热力学第二定律的表述 卡诺定理卡诺定理物理学物理学第五版第五版第十三章第十三章 热力学基础热力学基础不可能从不可能从单一热源单一热源吸取热量，使之完全吸取热量，使之完全变为有用的功而不产生变为有用的功而不产生其他影响其他影响。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 1 开尔文说法开尔文说法513-6 13-6 热力学第二定律的表述热

4、力学第二定律的表述 卡诺定理卡诺定理物理学物理学第五版第五版第十三章第十三章 热力学基础热力学基础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：卡诺循环：两个两个热源，外界热源，外界发生变化发生变化。注意注意1：单一热源单一热源。613-6 13-6 热力学第二定律的表述热力学第二定律的表述 卡诺定理卡诺定理物理学物理学第五版第五版第十三章第十三章 热力学基础热力学基础 等温膨胀：等温膨胀：从从单一热源吸热单一热源吸热作功作功，不不放热给放热给其它物体（其它物体（非非循循环过程），环过程），体积体积增大增大。12W W 注意注意2：其他影响其他影响。讨论：讨论：P254

5、13-18 713-6 13-6 热力学第二定律的表述热力学第二定律的表述 卡诺定理卡诺定理物理学物理学第五版第五版第十三章第十三章 热力学基础热力学基础第第二二类类永永动动机机的的设设想想图图813-6 13-6 热力学第二定律的表述热力学第二定律的表述 卡诺定理卡诺定理物理学物理学第五版第五版第十三章第十三章 热力学基础热力学基础913-6 13-6 热力学第二定律的表述热力学第二定律的表述 卡诺定理卡诺定理物理学物理学第五版第五版第十三章第十三章 热力学基础热力学基础 2 克劳修斯说法克劳修斯说法 卡诺制冷机：热量从低温卡诺制冷机：热量从低温物体移至高温物体（物体移至高温物体（需需外界外

6、界作功，环境作功，环境发生变化发生变化）。）。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 热量不可能从低温物体热量不可能从低温物体自动自动传到高温物传到高温物体而体而不不引起外界变化引起外界变化。1013-6 13-6 热力学第二定律的表述热力学第二定律的表述 卡诺定理卡诺定理物理学物理学第五版第五版第十三章第十三章 热力学基础热力学基础注注 意意 1 大量实验和经验的总结。大量实验和经验的总结。3 有有多种多种说法，每种说法都反映了自说法，每种说法都反映了自然界过程进行的然界过程进行的方向方向性性。2 开尔文与克劳修斯说法的开尔文与克劳修斯说法的等效性等效性。热力学第二定律热力学第

7、二定律1113-6 13-6 热力学第二定律的表述热力学第二定律的表述 卡诺定理卡诺定理物理学物理学第五版第五版第十三章第十三章 热力学基础热力学基础讨论讨论3：教材：教材P254 13-19 如右下图所示，如如右下图所示，如果图中两果图中两绝热线相交绝热线相交，于是可在两绝热线之，于是可在两绝热线之间取一间取一等温等温线，从而形成一个循环。试说明线，从而形成一个循环。试说明这个循环这个循环违背违背热力学第二定律，因此两绝热热力学第二定律，因此两绝热线线不会不会相交。相交。绝热线绝热线绝热线绝热线等温线等温线VpO从单一热源吸热从单一热源吸热不引起外界变化不引起外界变化全部转化为有用功全部转化

8、为有用功 1213-6 13-6 热力学第二定律的表述热力学第二定律的表述 卡诺定理卡诺定理物理学物理学第五版第五版第十三章第十三章 热力学基础热力学基础 可逆过程可逆过程:逆逆过程能过程能重复正重复正过程的每一状态过程的每一状态,且不引起且不引起其它变化其它变化。二二 可逆过程与不可逆过程可逆过程与不可逆过程准静态无摩擦过程：可逆过程准静态无摩擦过程：可逆过程 不可逆过程不可逆过程：逆过程逆过程不能不能重复正过程的每一重复正过程的每一状态状态（不引起其它变化）（不引起其它变化），或，或能能重复但重复但会会引起其引起其它变化。它变化。非非准静态过程：不可逆过程准静态过程：不可逆过程1313-6

9、 13-6 热力学第二定律的表述热力学第二定律的表述 卡诺定理卡诺定理物理学物理学第五版第五版第十三章第十三章 热力学基础热力学基础 （1）准静态过程（无限缓慢过程）准静态过程（无限缓慢过程）（2）无摩擦力、粘滞力或其它耗散无摩擦力、粘滞力或其它耗散力作功，无能量耗散的过程。力作功，无能量耗散的过程。可逆过程的条件可逆过程的条件1413-6 13-6 热力学第二定律的表述热力学第二定律的表述 卡诺定理卡诺定理物理学物理学第五版第五版第十三章第十三章 热力学基础热力学基础非非自发传热自发传热自发传热自发传热高温物体高温物体低温物体低温物体 热传导热传导 热功转换热功转换完全完全功功不不完全完全热

10、热 热力学第二定律热力学第二定律实质实质（实际宏观过程的不可逆性实际宏观过程的不可逆性）无序无序有序有序自发自发非均匀、非平衡非均匀、非平衡均匀、平衡均匀、平衡自发自发1513-6 13-6 热力学第二定律的表述热力学第二定律的表述 卡诺定理卡诺定理物理学物理学第五版第五版第十三章第十三章 热力学基础热力学基础（1）T1与与T2相同相同的的可逆机可逆机，效率，效率相同相同。三三 卡诺定理卡诺定理 （2）T1与与T2相同相同的不的不可逆机可逆机，效率，效率不不可能可能大于可逆机。大于可逆机。1613-6 13-6 热力学第二定律的表述热力学第二定律的表述 卡诺定理卡诺定理物理学物理学第五版第五版

11、第十三章第十三章 热力学基础热力学基础 卡诺机卡诺机(不可逆不可逆机机)（可逆可逆机机）卡诺定理：提高热机效率途径卡诺定理：提高热机效率途径 过程尽可能接近准静态过程尽可能接近准静态 提高两热源的温度差提高两热源的温度差1713-6 13-6 热力学第二定律的表述热力学第二定律的表述 卡诺定理卡诺定理物理学物理学第五版第五版第十三章第十三章 热力学基础热力学基础作业作业教材教材P258-259 13-26练习练习教材教材P258-259 13-251813-6 13-6 热力学第二定律的表述热力学第二定律的表述 卡诺定理卡诺定理物理学物理学第五版第五版第十三章第十三章 热力学基础热力学基础19