8-6 热力学第二定律的表述 卡诺定理08-09-1.ppt

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1、第八章第八章 热力学基础热力学基础物理学教程物理学教程（第二版）（第二版）8 6 8 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 1 开尔文说法：不可能制造出这样一种开尔文说法：不可能制造出这样一种循循环环工作的热机，它只使工作的热机，它只使单一单一热源冷却来做功，而热源冷却来做功，而不不放出热量给其他物体，或者说放出热量给其他物体，或者说不不使使外外界发生任界发生任何变化何变化.第二定律的提出第二定律的提出1 功热转换的条件第一定律无法说明功热转换的条件第一定律无法说明.2 热传导的方向性、气体自由膨胀的不可热传导的方向性、气体自由膨胀的不可逆性问题第一定律无法说明逆性问

2、题第一定律无法说明.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 第八章第八章 热力学基础热力学基础物理学教程物理学教程（第二版）（第二版）8 6 8 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 等温膨胀过程是从等温膨胀过程是从单一热源吸热作功，单一热源吸热作功，而而不不放出热量给其它物体放出热量给其它物体,但它非循环过程但它非循环过程.12W W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 卡诺卡诺循环是循循环是循环过程，环过程，但需两个但需两个热源，且热源，且使外界发使外界发生变化生变化.第八章第八章 热力学基础热力学基础物理学教程物理学教程（第

3、二版）（第二版）8 6 8 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 永永 动动 机机 的的 设设 想想 图图第八章第八章 热力学基础热力学基础物理学教程物理学教程（第二版）（第二版）8 6 8 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 虽然卡诺致冷机能把热量从低温物体移至高温虽然卡诺致冷机能把热量从低温物体移至高温物体，但需外界作功且使环境发生变化物体，但需外界作功且使环境发生变化.2 克劳修斯说法：克劳修斯说法：不可能把热量从低温物体不可能把热量从低温物体自自动动传到高温物体而传到高温物体而不不引起引起外界的变化外界的变化.高温热源高温热源低温热

4、源低温热源卡诺致冷机卡诺致冷机WABCD第八章第八章 热力学基础热力学基础物理学教程物理学教程（第二版）（第二版）8 6 8 6 热力学第二定律的表述热力学第二定律的表述 卡诺定理卡诺定理注注 意意 1 热力学第二定律是大量实验和经验的总结热力学第二定律是大量实验和经验的总结.3 热力学第二定律可有多种说法，每一种说热力学第二定律可有多种说法，每一种说法都反映了自然界过程进行的方向性法都反映了自然界过程进行的方向性.2 热力学第二定律开尔文说法与克劳修斯说热力学第二定律开尔文说法与克劳修斯说法具有等效性法具有等效性.第八章第八章 热力学基础热力学基础物理学教程物理学教程（第二版）（第二版）8

5、6 8 6 热力学第二定律的表述热力学第二定律的表述 卡诺定理卡诺定理准静态无摩擦过程为可逆过程准静态无摩擦过程为可逆过程 可逆过程可逆过程:在系统状态变化过程中在系统状态变化过程中,如果逆过如果逆过程能重复正过程的每一状态程能重复正过程的每一状态,而不引起其他变化而不引起其他变化,这样的过程叫做可逆过程这样的过程叫做可逆过程.二二 可逆过程与不可逆过程可逆过程与不可逆过程第八章第八章 热力学基础热力学基础物理学教程物理学教程（第二版）（第二版）8 6 8 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 非非准静态过程为准静态过程为不可逆过程不可逆过程.不可逆不可逆过程：在不引

6、起其他变化的条件下，不过程：在不引起其他变化的条件下，不能使逆过程重复正过程的每一状态，或者虽能重复但能使逆过程重复正过程的每一状态，或者虽能重复但必然会引起其他变化，这样的过程叫做不可逆过程必然会引起其他变化，这样的过程叫做不可逆过程.准静态过程（无限缓慢的过程），且无摩擦准静态过程（无限缓慢的过程），且无摩擦力、粘滞力或其他耗散力作功，无能量耗散的过力、粘滞力或其他耗散力作功，无能量耗散的过程程.可逆过程的条件可逆过程的条件第八章第八章 热力学基础热力学基础物理学教程物理学教程（第二版）（第二版）8 6 8 6 热力学第二定律的表述热力学第二定律的表述 卡诺定理卡诺定理非非自发传热自发传热

7、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热 自然界一切与热现象有关的实际宏观过程都是自然界一切与热现象有关的实际宏观过程都是不可逆的不可逆的.热力学第二定律的热力学第二定律的实质实质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、平衡自发自发第八章第八章 热力学基础热力学基础物理学教程物理学教程（第二版）（第二版）8 6 8 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 1）在在相同相同高温热源和低温热源之间工作的任高温热源和低温热源之间工作的任意工作物质的意工作物质的可逆机可逆机都具有都具有相同相同的效率的效率.三三 卡诺定理（结论）卡诺定理（结论）2）工作在工作在相同相同的高温热源和低温热源之间的的高温热源和低温热源之间的一切一切不不可逆机的效率都可逆机的效率都不可能不可能大于可逆机的效率大于可逆机的效率.(不不可逆机可逆机)（可逆可逆机机）以卡诺机为以卡诺机为例，有例，有