大学物理-第四版-祝之光-第五章-热力学基础ppt课件.ppt

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1、为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益第第 五五 章章 热热 力力 学学 基基 础础 前一章从物质微观结构的观点出发，运用统计前一章从物质微观结构的观点出发，运用统计平均的方法，讨论了平均的方法，讨论了平衡态平衡态下大量气体分子热运动下大量气体分子热运动的规律。的规律。本章用能量的观点，从宏观上讨论物质状态变本章用能量的观点，从宏观上讨论物质状态变化时，热、功和内能的变化规律。化时，热、功和内能的变化规律。热力学过程：热力学过程：热力学系统从一个状态变化到另一热力学系统从一个状态变化到另一个状态个状态,称为热力学过程

2、。称为热力学过程。过程进行的任一时刻，系统的状态并非平衡态。过程进行的任一时刻，系统的状态并非平衡态。平衡态平衡态1 1 一系列非一系列非平衡态平衡态平衡态平衡态2 2为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益一、一、准静态过程准静态过程准静态过程：准静态过程：系统的每一个状态都无限接近于系统的每一个状态都无限接近于平衡态的过程平衡态的过程(理想化的过程理想化的过程)。即准静态过程是由一系列即准静态过程是由一系列平衡态组成平衡态组成的过程。的过程。准静态过程是一个准静态过程是一个理想化理想化的过程，是实际过程的过程，是实

3、际过程的近似。的近似。5-1 热力学第一定律及应用热力学第一定律及应用 非静态过程：非静态过程：当系统宏观变化很快，每一状态都是当系统宏观变化很快，每一状态都是非平衡态。非平衡态。为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益快快非平衡态非平衡态缓慢缓慢接近平衡态接近平衡态非静非静态过态过程程准静态准静态过程过程 所以，实际过程仅当进行得所以，实际过程仅当进行得无限缓慢无限缓慢时才时才可看作是准静态过程。可看作是准静态过程。统一于统一于“无限缓慢无限缓慢”矛盾矛盾平衡即不变平衡即不变过程即变化过程即变化 只有过程进行得无限缓

4、慢，每个中间态才可看作只有过程进行得无限缓慢，每个中间态才可看作是平衡态。是平衡态。为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益非静态过程非静态过程准静态过程准静态过程为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益定义定义弛豫时间弛豫时间 ：系统由非平衡态到平衡态所需系统由非平衡态到平衡态所需时间。时间。怎样算怎样算“无限缓慢无限缓慢”过程进行时间过程进行时间 t t 驰豫时间驰豫时间 定义定义“无限缓慢无限缓慢”：例如，实际汽缸的压缩过程例如，实际汽缸

5、的压缩过程 过程进行时间过程进行时间 t=0.01秒秒 驰豫时间驰豫时间 =10-3秒秒可看作准静态过程可看作准静态过程所以无限缓慢只是个所以无限缓慢只是个相对相对的概念。的概念。为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益(p2,V2)(p1,V1)(p,V)准静态过程可以用准静态过程可以用过程曲线过程曲线来表示：来表示：VO p一个点一个点代表一个代表一个平衡态平衡态状态图状态图(PV 图图、PT 图图、VT 图图)上上 一条曲线一条曲线代表一个代表一个准静态过程准静态过程 为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会

6、主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益二二 功、内能、热量功、内能、热量如何改变系统的热力学状态呢？如何改变系统的热力学状态呢？焦焦耳耳实实验验作机械功改变系统作机械功改变系统 状态的焦耳实验状态的焦耳实验AV作电功改变系统作电功改变系统 状态的实验状态的实验为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益结论：结论：改变系统状态的方式有两种：改变系统状态的方式有两种：作功作功传热传热 作功、传热是相同性质的物理量，作功、传热是相同性质的物理量，均是均是过程量过程量1 1 功功 通过作功可以改

7、变热力学系统的状态通过作功可以改变热力学系统的状态.计算一准静态过程中，气体的体积变化所做的功计算一准静态过程中，气体的体积变化所做的功.u设气体的压强设气体的压强P,活塞面积活塞面积s,气体气体作用在活塞上的力作用在活塞上的力活塞移动活塞移动dl距离时距离时,气体作功气体作功为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益 准静态过程（状态准静态过程（状态1到到状态状态2）气体对外界做）气体对外界做功与过程有关。功与过程有关。为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位

8、和职工的合法权益气体体积由气体体积由V1变为变为V2时，系统对外作功时，系统对外作功 在在P-V图上可表示为过程曲线与横坐标轴之间的曲图上可表示为过程曲线与横坐标轴之间的曲边梯形的面积。边梯形的面积。PV12气体体积气体体积膨胀膨胀，W0，系统，系统对外做对外做正功正功；气体体积气体体积压缩压缩，WEEA A.(1)(1)试确定试确定试确定试确定ABAB，以及以及以及以及BABA的功的功的功的功A A的符号及含义的符号及含义的符号及含义的符号及含义；解：解：解：解：(1)A B1)A B,气体膨胀气体膨胀气体膨胀气体膨胀B AB A,气体压缩气体压缩气体压缩气体压缩WW1 100:气体对外做功

9、气体对外做功气体对外做功气体对外做功 WW2 20EEA A循环总功和热量的正负循环总功和热量的正负循环总功和热量的正负循环总功和热量的正负为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益例例例例3 3 3 3 搅拌盛在绝热容器中的液体，液体搅拌盛在绝热容器中的液体，液体搅拌盛在绝热容器中的液体，液体搅拌盛在绝热容器中的液体，液体温度在升高，若将液体看做系统，则温度在升高，若将液体看做系统，则温度在升高，若将液体看做系统，则温度在升高，若将液体看做系统，则（1 1 1 1）外界传给系统的热量）外界传给系统的热量）外界传给系统的

10、热量）外界传给系统的热量（2 2 2 2）外界对系统做的功）外界对系统做的功）外界对系统做的功）外界对系统做的功（3 3 3 3）系统的内能增量）系统的内能增量）系统的内能增量）系统的内能增量等于零，大于零还是小于零。等于零，大于零还是小于零。等于零，大于零还是小于零。等于零，大于零还是小于零。等于零等于零等于零等于零大于零大于零大于零大于零大于零大于零大于零大于零为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益第一定律对于热力学过程的应用第一定律对于热力学过程的应用质量为质量为m，摩尔质量为，摩尔质量为M的气体，微小过程中的

11、热力学的气体，微小过程中的热力学第一定律可写成：第一定律可写成：对于理想气体，由平衡态对于理想气体，由平衡态I(p1,V1,T1),经历准静态过程到经历准静态过程到达平衡态达平衡态II(p2,V2,T2),由热力学第一定律有由热力学第一定律有为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益过程方程过程方程 常量常量由热力学第一定律由热力学第一定律过程特征过程特征 常量常量第一定律对于热力学过程的应用第一定律对于热力学过程的应用1 1 等容过程等容过程等容过程系统对外不做功等容过程系统对外不做功一、三个等值过程一、三个等值过程气

12、体的摩尔定容热容量V为气体的摩尔数为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益1212等容升压等容升压等容降压等容降压外界传给气体的热量全外界传给气体的热量全外界传给气体的热量全外界传给气体的热量全部用于增加气体的内能部用于增加气体的内能部用于增加气体的内能部用于增加气体的内能气体放出的热量为气气体放出的热量为气体内能的减少体内能的减少为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益过程方程过程方程 常量常量过程特征过程特征 常量常量2 2 等压过程等压过

13、程 系统对外做功系统对外做功内能的改变量内能的改变量12W吸收的热量吸收的热量由热力学第一定律由热力学第一定律气体的摩尔定压热容量0为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益12W12W W W等等 压压 膨膨 胀胀等等 压压 压压 缩缩 气体吸收的热量，一部气体吸收的热量，一部气体吸收的热量，一部气体吸收的热量，一部分用于内能的增加，一部分用于内能的增加，一部分用于内能的增加，一部分用于内能的增加，一部分用于对外作功分用于对外作功分用于对外作功分用于对外作功外界对气体作的功和外界对气体作的功和外界对气体作的功和外界对气

14、体作的功和内能的减少均转化为内能的减少均转化为内能的减少均转化为内能的减少均转化为热量放出。热量放出。热量放出。热量放出。为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益 i Cv Cp 单原子分子单原子分子 3 1.67 刚性双原子分子刚性双原子分子 5 1.4刚性多原子分子刚性多原子分子 6 3R 4R1.3摩尔热容比摩尔热容比为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益3 3 等温过程等温过程热力学第一定律热力学第一定律恒恒温温热热源源T1 12 2

15、过程特征过程特征 常量常量过程方程过程方程常量常量为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益由功的定义由功的定义过程方程写成过程方程写成(等温过程等温过程)所以所以等温过程的热量等温过程的热量1 12 2为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益12W12WWW等温等温膨胀膨胀等温等温压缩压缩等温膨胀中系统吸收等温膨胀中系统吸收的热量全部用来对外的热量全部用来对外作功。作功。等温压缩中系统放出等温压缩中系统放出的热量全部来自外界的热量全部来自外界所

16、作的功。所作的功。为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益二二 绝热过程绝热过程绝热过程：系统与外界无热交绝热过程：系统与外界无热交换，系统状态变化的过程。换，系统状态变化的过程。过程特征过程特征绝热的汽缸壁和活塞绝热的汽缸壁和活塞热力学第一定律热力学第一定律过程方程未知过程方程未知,无法计算无法计算绝热过程的功绝热过程的功为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益推导绝热过程方程推导绝热过程方程泊松公式泊松公式两边积分两边积分联立求解得联立求解

17、得对于微小绝热过程对于微小绝热过程为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益绝绝 热热 方方 程程常量常量常量常量常量常量利用理想气体状态方程还可以得利用理想气体状态方程还可以得再由定义计算功再由定义计算功为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益1 12 2W绝热绝热膨胀膨胀1 12 2W绝热绝热压缩压缩 W W问题：问题：在绝热膨胀和绝热压缩过程中，温在绝热膨胀和绝热压缩过程中，温度如何变化？度如何变化？为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应

18、社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益讨论绝热线和等温线讨论绝热线和等温线绝热绝热过程曲线的斜率过程曲线的斜率等温等温过程曲线的斜率过程曲线的斜率 绝热线的斜率大于等绝热线的斜率大于等温线的斜率温线的斜率.常量常量常量常量ABC等温线等温线绝热线绝热线为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益例例例例1 1 1 1 如图，对同一气体，如图，对同一气体，如图，对同一气体，如图，对同一气体，I I为绝热过程，那么为绝热过程，那么为绝热过程，那么为绝热过程，那么J J和和和和K K过程是吸

19、热还是放热过程是吸热还是放热过程是吸热还是放热过程是吸热还是放热?解：对绝热过程解：对绝热过程解：对绝热过程解：对绝热过程对对对对J J过程过程过程过程吸热吸热吸热吸热对对对对KK过程过程过程过程放热放热放热放热为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益例例例例2 2 如图，同一气体经过等压过程如图，同一气体经过等压过程如图，同一气体经过等压过程如图，同一气体经过等压过程AB,AB,等温过程等温过程等温过程等温过程ACAC，绝热过程，绝热过程，绝热过程，绝热过程ADAD。问。问。问。问(1)(1)哪个过程作功最多哪个过程

20、作功最多哪个过程作功最多哪个过程作功最多?解：解：解：解：(1)(1)由过程曲线下面积知由过程曲线下面积知由过程曲线下面积知由过程曲线下面积知A BA B过程作功最多过程作功最多过程作功最多过程作功最多(2)(2)哪个过程吸热最多？哪个过程吸热最多？哪个过程吸热最多？哪个过程吸热最多？等温过程：等温过程：等温过程：等温过程：等压过程等压过程等压过程等压过程(理想气体状态太方程理想气体状态太方程理想气体状态太方程理想气体状态太方程)：为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益绝热过程：绝热过程：绝热过程：绝热过程：等压过程

21、吸热最多等压过程吸热最多等压过程吸热最多等压过程吸热最多为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益例例3 3 一气缸中贮有氮气，质量为一气缸中贮有氮气，质量为1.25kg。在标准。在标准大气压下缓慢地加热，使温度升高大气压下缓慢地加热，使温度升高1K。试求气体。试求气体膨胀时所作的膨胀时所作的 功功W W、气体内能的增量、气体内能的增量 E以及气体以及气体所吸收的热量所吸收的热量Q。因因i=5,所以所以Cv=2.5R，可得，可得 解：解：因过程是等压的，得因过程是等压的，得为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义

22、市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益（1）理想气体状态方程理想气体状态方程（4）解决过程中能解决过程中能量转换的问题量转换的问题总结总结（2）理想气体的内能理想气体的内能（3）准静态过程的体积功准静态过程的体积功为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益 物质系统经历一系列变化后又回到初始状态的物质系统经历一系列变化后又回到初始状态的整个过程叫整个过程叫循环过程循环过程，简称，简称循环循环。循环工作的物质称为循环工作的物质称为工作物质工作物质，简称，简称工质工质。循环过程的特点：循环过程的

23、特点：E=0若循环的每一阶段都是准静态过若循环的每一阶段都是准静态过程，则此循环可用程，则此循环可用p-V 图上的一图上的一条闭合曲线表示条闭合曲线表示。pVabcd5-2 循环过程循环过程为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益 系统经过一系列变化状态过程后，又回到原来的系统经过一系列变化状态过程后，又回到原来的状态的过程叫热力学循环过程状态的过程叫热力学循环过程 .热力学第一定律热力学第一定律（取绝对值）（取绝对值）净功净功特征特征一一 循环过程循环过程A AB B总吸热总吸热总放热总放热为了规范事业单位聘用关系，

24、建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益热机热机二、正二、正循环和循环和逆逆循环循环热机效率热机效率高温热源高温热源低温热源低温热源热机（热机（正正循环）循环）A AB B1.1.正循环正循环为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益热机热机:通过工质使热量不断转换为功的机器。通过工质使热量不断转换为功的机器。热机热机 热机的效率热机的效率奥托循环（热机的一种循环）奥托循环（热机的一种循环）热机效率热机效率工质为燃料与空气的混合，利工质为燃料与空气的混合，利用燃料的燃烧热

25、产生巨大压力用燃料的燃烧热产生巨大压力而作功。而作功。绝热绝热绝热绝热为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益 热机发展简介热机发展简介 1698年萨维利和年萨维利和1705年纽可门先后发明了年纽可门先后发明了蒸汽蒸汽机机，当时蒸汽机的效率极低，当时蒸汽机的效率极低.1765年瓦特进行了年瓦特进行了重大改进重大改进，大大提高了效率，大大提高了效率.人们一直在为提高人们一直在为提高热机的效率而努力，热机的效率而努力，从理论上研究热机效率问题，从理论上研究热机效率问题，一方面指明了提高效率的方向，一方面指明了提高效率的方向

26、，另一方面也推动另一方面也推动了热学理论的发展了热学理论的发展.各种热机的效率各种热机的效率液体燃料火箭液体燃料火箭柴油机柴油机汽油机汽油机蒸汽机蒸汽机为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益冷凝塔冷凝塔发电机发电机水泵水泵除尘器除尘器涡轮机涡轮机传送带传送带锅炉锅炉空气空气碾磨机碾磨机烟筒烟筒水管水管喷射给水器喷射给水器火火力力发发电电厂厂结结构构示示意意图图为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益火火力力发发电电厂厂外外貌貌为了规范事业单位

27、聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益热机热机 ：持续地将热量转变为功的机器：持续地将热量转变为功的机器 .工作物质工作物质（工质）：热机中被利用来吸收热量并（工质）：热机中被利用来吸收热量并对外做功的物质对外做功的物质 .为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益热机的三个要素热机的三个要素:1)1)工作物质工作物质2)2)两个或两个以上温度不同的热源两个或两个以上温度不同的热源3)3)对外作功的机械装置对外作功的机械装置为了规范事业单位聘用关系，建立和完善

28、适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益致冷机致冷系数致冷机致冷系数致冷机（致冷机（逆逆循环）循环）致冷致冷机机高温热源高温热源低温热源低温热源A AB B2.2.逆循环逆循环为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益冰箱循环示意图冰箱循环示意图为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益1423 例例 1 mol 氦气经过如图所示的循环过程，其中氦气经过如图所示的循环过程，其中 ,求求12、23、34、41各

29、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 由理想气体物态方程得由理想气体物态方程得为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益1423为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益 卡诺卡诺循环是由两个准静态循环是由两个准静态等温等温过程和两个准静态过程和两个准静态绝热绝热过程组成过程组成 .三三 卡诺循环卡诺循环 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 1824 年法国的年青工程师卡诺提出一个工作年

30、法国的年青工程师卡诺提出一个工作在在两两热源之间的热源之间的理想理想循环循环卡诺卡诺循环循环.给出了热机给出了热机效率的理论极限值效率的理论极限值;他还提出了著名的卡诺定理他还提出了著名的卡诺定理.为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益ABCDW理想气体理想气体卡诺循环热机效率卡诺循环热机效率的计算的计算 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 绝热压缩绝热压缩卡诺循环卡诺循环A B 等温膨胀等温膨胀吸吸热热为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事

31、业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益C D 等温压缩放热等温压缩放热 D A 绝热过程绝热过程B C 绝热过程绝热过程 ABCDW为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益 卡诺热机效率卡诺热机效率W1234 卡诺热机效率与工作物质无关，只与两个热卡诺热机效率与工作物质无关，只与两个热源的温度有关，两热源的温差越大，则卡诺循环源的温度有关，两热源的温差越大，则卡诺循环的效率越高的效率越高 .为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益

32、1)1)卡诺热机的效率只与卡诺热机的效率只与T1、T2 有关，与工作物有关，与工作物无关无关,与气体的质量无关，与与气体的质量无关，与P、V的变化无关。的变化无关。3)3)现代热电厂：现代热电厂：T1=900K；T2=300K理论上理论上：65%，实际上实际上：40%，原因：非卡诺循环，非准静态，有摩擦。原因：非卡诺循环，非准静态，有摩擦。热机至少要在两个热源中进行循环。从热机至少要在两个热源中进行循环。从高温高温热源热源吸热吸热然后然后释放释放一部分热量到一部分热量到低温低温热源去，因而两个热热源去，因而两个热源的源的温度差温度差才是热动力的真正源泉才是热动力的真正源泉.讨论讨论2)2)提高

33、效率的途径：提高效率的途径：提高提高T1 ；降低降低T2，实用上实用上是提高是提高 T1 。为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益A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 卡诺卡诺致冷机致冷机（卡诺（卡诺逆逆循环）循环）B A等温压缩等温压缩 CB绝热压缩绝热压缩DC等温膨胀等温膨胀 A D 绝热膨胀绝热膨胀为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益卡诺致冷机卡诺致冷机致冷致冷系数系数 卡诺制冷机的制冷系卡诺制冷机的制冷系数与工作

34、物质无关，只与数与工作物质无关，只与两个热源的温度有关，两两个热源的温度有关，两热源的温差越小，则卡诺热源的温差越小，则卡诺循环的效率越高循环的效率越高 .W为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益结论：结论：低温热源的热量是不会自动地传向高温热低温热源的热量是不会自动地传向高温热源的，要以消耗外功为代价。源的，要以消耗外功为代价。*致冷系数致冷系数T2 越低，越低，w越小；越小；T1-T2 越大，越大，w越小越小。为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职

35、工的合法权益例例1 1 图中两卡诺循环图中两卡诺循环 吗？吗？已知已知已知已知为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益例例2 2 如图，如图，MT为等温线，为等温线，MQ为绝热线，则在为绝热线，则在AM,BM,CM三种准静态过程中，温度升高的是三种准静态过程中，温度升高的是 过过程；气体吸热的是程；气体吸热的是 过程。过程。答：答：BM,CM CMPVACOBMTQ类似地，可判定类似地，可判定BM,AM是放热过程。是放热过程。理由：理由：(TB,TC)0 吸热吸热.但但Q=QCM+QQC,而而QC放热放热,故故CM吸热

36、吸热 .为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益例例例例1mol1mol氧气作如图氧气作如图氧气作如图氧气作如图循环循环循环循环，ABAB为等温过程为等温过程为等温过程为等温过程，BCBC为等压过程为等压过程为等压过程为等压过程，CA CA 为为为为等容过程。试计算循环等容过程。试计算循环等容过程。试计算循环等容过程。试计算循环效率效率效率效率.解：解：解：解：吸热吸热吸热吸热为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益放热放热放热放热为了规范事业

37、单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益例例 一定量的理想气体，分别经历一定量的理想气体，分别经历a b c、d e f过过程。这两过程是吸热还是放热？程。这两过程是吸热还是放热？等温线等温线绝热线绝热线解：解：解：解：吸热吸热吸热吸热d e f与绝热线组成一个制冷机循环，系统在一次循与绝热线组成一个制冷机循环，系统在一次循环过程中吸收的净热量环过程中吸收的净热量放热放热放热放热为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益5-5 5-5 热力学第二定律热力学第

38、二定律 热力学第二定律告诉我们，过程的进行还有热力学第二定律告诉我们，过程的进行还有个方向性的问题，满足能量守恒的过程不一定都个方向性的问题，满足能量守恒的过程不一定都能进行。能进行。由由热力学第一定律热力学第一定律知道：知道：一切热力学过程都应该满足能量守恒。一切热力学过程都应该满足能量守恒。但是满足能量守恒的过程都能但是满足能量守恒的过程都能进行进行吗吗?这是这是热力学第二定律热力学第二定律要表达的内容。要表达的内容。热力学第二定律是关于自然过程方向的一条热力学第二定律是关于自然过程方向的一条基本的基本的、普遍的普遍的定律，它是较热力学第一定律层定律，它是较热力学第一定律层次次更深更深的规

39、律。的规律。为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益一、可逆过程和可逆过程一、可逆过程和可逆过程1.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，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如果能使系统回到初态而不在外界留下任何变化而不在外界留下任何变化(即即系统和外界都恢复了原状系统和外界都恢复了原状)，则此过程叫做，则此过程叫做可逆可逆过程过程.初态初态 末态末态 (外界亦需恢复原状外界亦需恢复原状)2.2.不可逆过程不可逆过程 系统经某过程由一初态到达末态后，如不可系统经某过程由一初态

40、到达末态后，如不可能使系统和外界都完全复原，则此过程称能使系统和外界都完全复原，则此过程称不可逆不可逆过程。过程。为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益 八宝山八宝山“今天的你我怎能重复昨天的故事今天的你我怎能重复昨天的故事!”生命过程是不可逆的：生命过程是不可逆的：出生出生 童年童年少年少年青年青年中年中年不可逆！不可逆！老年老年落叶永离，覆水难收落叶永离，覆水难收生米煮成熟饭生米煮成熟饭二、自然过程的不可逆性二、自然过程的不可逆性为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制

41、度，保障用人单位和职工的合法权益重物自动下落，叶片转动使水温升高，功全部重物自动下落，叶片转动使水温升高，功全部转化成热。转化成热。水自动冷却使叶片旋转，水自动冷却使叶片旋转，从而提升重物，则不可从而提升重物，则不可能自然进行。能自然进行。水水叶片叶片重物重物重物重物绝热壁绝热壁1.1.功热转换是不可逆过程功热转换是不可逆过程 热自动地转换为功热自动地转换为功的过程不可能发生的过程不可能发生.为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益2.2.热传导热传导是不可逆过程是不可逆过程热量可以自动地从高温物体传向低温物体，但热量

42、可以自动地从高温物体传向低温物体，但相反的过程却不能发生。相反的过程却不能发生。热量不可能热量不可能自动自动地从低温物体传向高温物体。地从低温物体传向高温物体。3.3.气体绝热自由膨胀气体绝热自由膨胀是不可逆过程是不可逆过程在绝热容器中抽去隔板，分子将自动膨胀充满整在绝热容器中抽去隔板，分子将自动膨胀充满整个容器，最后达到平衡态。个容器，最后达到平衡态。T2真真空空T1为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益一一切切与与热热现现象象有有关关的的实实际际宏宏观观过过程程都都不不可可逆逆。(热热力学过程方向性）力学过程方向

43、性）只有无摩擦的准静态过程才是可逆过程。只有无摩擦的准静态过程才是可逆过程。自然过程是有摩擦损耗的非准静态过程。自然过程是有摩擦损耗的非准静态过程。摩摩擦擦使使功功转转换换为为热热，非非平平衡衡态态向向平平衡衡态态的的过过渡渡与与气气体自由膨胀有关，这两个都是不可逆过程。体自由膨胀有关，这两个都是不可逆过程。注注意意：热热完完全全变变成成功功可可以以，例例等等温温膨膨胀胀，但但引引起起其它变化，其它变化，例如体积增大。例如体积增大。为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益三、不可逆的相互依存三、不可逆的相互依存一切不可

44、逆过程都是相互沟通的。一切不可逆过程都是相互沟通的。如如果果一一种种实实际际过过程程的的不不可可逆逆性性消消失失了了，其其他他的的实实际际过程的不可逆性也就随即消失了。过程的不可逆性也就随即消失了。WQ热源热源T2假想装置假想装置 热源热源T2T1T1 T2T1若功热转换的方向性消失若功热转换的方向性消失,热传导的方向性也消失热传导的方向性也消失.为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益 若若热热传传导导的的方方向向性性消消失失则则功功热热转转换换的的方方向向性性也消失。也消失。低温热源低温热源 高温热源高温热源Q1Q

45、2Q2Q1W 高温热源高温热源低温热源低温热源W为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益若若理理想想气气体体等等温温自自由由膨膨胀胀的的方方向向性性消消失失,功功热热转转换的方向性也消失换的方向性也消失.TQW T TW T为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益四、热力学第二定律四、热力学第二定律开尔文表述：开尔文表述：不可能制造出这样一不可能制造出这样一种循环工作的热机，它只从单一热种循环工作的热机，它只从单一热源吸收热对外作功而不产生其它

46、影源吸收热对外作功而不产生其它影响响。1 1 热力学第二定律的两种表述热力学第二定律的两种表述开尔文开尔文各种宏观过程的方向性的相互沟通各种宏观过程的方向性的相互沟通,说明宏观过程说明宏观过程的进行遵从共同的规律的进行遵从共同的规律热力学第二定律。热力学第二定律。为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益克劳修斯表述：克劳修斯表述：不可能把不可能把热量从低温物传到高温物热量从低温物传到高温物体而不引起外界的变化体而不引起外界的变化.克克劳劳修修斯斯 热力学第二定律是研究热力学第二定律是研究热机效率热机效率和和制冷系数制冷

47、系数时时提出的。对提出的。对热机热机，不可能吸收的热量全部用来对外，不可能吸收的热量全部用来对外作功；即第二类永动机（单源热机）不可实现。对作功；即第二类永动机（单源热机）不可实现。对制冷机制冷机，若无外界作功，热量不可能从低温物体传，若无外界作功，热量不可能从低温物体传到高温物体。热力学第二定律的两种表述形式，解到高温物体。热力学第二定律的两种表述形式，解决了物理决了物理过程进行的方向过程进行的方向问题。问题。为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益2.2.两种表述的等价性两种表述的等价性高温热源高温热源低温热源低温热源高温热源高温热源低温热源低温热源违反开尔文表述也就违反开尔文表述也就违反克劳修斯表述违反克劳修斯表述违反克劳修斯表述也违反克劳修斯表述也就违反开尔文表述就违反开尔文表述 任何一种不可逆过程的表述，都可作为热力学第任何一种不可逆过程的表述，都可作为热力学第二定律的表述！二定律的表述！为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益作业：5-11