热力学基础 精品文稿.ppt

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1、热力学基础 第1页，本讲稿共21页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AABCD 虽然虽然卡诺致冷卡诺致冷机能把热机能把热量从低温量从低温物体移至物体移至高温物体，高温物体，但需外界但需外界作功且使作功且使环境发生环境发生变化变化.第2页，本讲稿共21页AABCD低温热源低温热源高温热源高温热源卡诺热机卡诺热机 卡诺卡诺热机能将热机能将热变为功热变为功但不完全，但不完全，使外界发使外界发生变化，生变化，且需两个且需两个热源热源.第3页，本讲稿共21页2、热力学第二定律的表述有许多种。、热力学第二定律的表述有许多种。有一种自发过程，就有一种热力学第二定律的表述。有一种自发过程，就

2、有一种热力学第二定律的表述。3、热力学第二定律指出实际宏观过程进行的条件和方向，、热力学第二定律指出实际宏观过程进行的条件和方向，即能量转化进行的方向。即能量转化进行的方向。高温热源高温热源低温热源低温热源第4页，本讲稿共21页思考：两条等温线不能相交。两条绝热线不能相交。思考：两条等温线不能相交。两条绝热线不能相交。一条等温线不能和一条绝热线相交两次。一条等温线不能和一条绝热线相交两次。pVA解解:假假设设两两条条绝绝热热线线I I与与IIII在在p-Vp-V图图上上相相交交于于一一点点A A，如如图图所所示示。现现在在在在图图上上画画一一等等温温线线IIIIII，使使它它与与两两条条绝绝热

3、热线线组组成成一一个个循循环环。这这个个循循环环只只有有一一个个单单热热源源，它它把把吸吸收收的的热热量量全全部部转转变变为为功功即即 100100，并并使使周周围围没没有有变变化化。显显然然这这是是违违反反热热力力学学第第二二定定律律的的，因因此此两两条条绝绝热热线线不能相交。不能相交。第5页，本讲稿共21页例：你认为以下哪个循环过程是不可能的？例：你认为以下哪个循环过程是不可能的？A.由等压过程、等温过程、绝热过程组成的循环；由等压过程、等温过程、绝热过程组成的循环；B.由等体过程、等温过程、绝热过程组成的循环；由等体过程、等温过程、绝热过程组成的循环；C.由等压过程、等体过程、绝热过程组

4、成的循环；由等压过程、等体过程、绝热过程组成的循环；D.由一个等温过程和两个绝热过程组成的循环；由一个等温过程和两个绝热过程组成的循环；解：解：D 第6页，本讲稿共21页例：如图所示，设某热力学系统经历一个由例：如图所示，设某热力学系统经历一个由cde的过程，其的过程，其中，中，ab是一条绝热曲线，是一条绝热曲线，e、c在在该曲线上由热力学定律可该曲线上由热力学定律可知，该系统在过程中知，该系统在过程中 (A)不断向外界放出热量不断向外界放出热量 (B)不断从外界吸收热量不断从外界吸收热量 (C)有的阶段吸热，有的阶段放热，整个过有的阶段吸热，有的阶段放热，整个过程中吸的热量等于放出的热量程中

5、吸的热量等于放出的热量 (D)有的阶段吸热，有的阶段放热，整个有的阶段吸热，有的阶段放热，整个过程中吸的热量大于放出的热量过程中吸的热量大于放出的热量 (E)有的阶段吸热，有的阶段放热，整个有的阶段吸热，有的阶段放热，整个过程中吸的热量小于放出的热量过程中吸的热量小于放出的热量.解：解：D 第7页，本讲稿共21页可逆与不可逆过程注意：注意：不可逆过程并不是不能在反方向进行的过程，不可逆过程并不是不能在反方向进行的过程，而是当逆过程完成后，对外界的影响不能消除。而是当逆过程完成后，对外界的影响不能消除。第8页，本讲稿共21页第9页，本讲稿共21页该过程既是等温过程该过程既是等温过程,又是绝热过程

6、又是绝热过程,但不是准静态过程。但不是准静态过程。第10页，本讲稿共21页可逆过程是实际过程的理想抽象可逆过程是实际过程的理想抽象,可用可用P-V图中的曲线表示图中的曲线表示第11页，本讲稿共21页第12页，本讲稿共21页卡诺定律第13页，本讲稿共21页 例：有人设计一台卡诺热机例：有人设计一台卡诺热机(可逆的可逆的)每循环一次可从每循环一次可从 400 K的高温热源吸热的高温热源吸热1800 J，向，向 300 K的低温热源放热的低温热源放热 800 J同时对外作功同时对外作功1000 J，这样的设计是，这样的设计是 (A)可以的，符合热力学第一定律可以的，符合热力学第一定律 （B)可以的，

7、符合热力学第二定律可以的，符合热力学第二定律 (C)不行的，卡诺循环所作的功不能大于向低温热源放出的热量不行的，卡诺循环所作的功不能大于向低温热源放出的热量 （D)不行的，这个热机的效率超过理论值不行的，这个热机的效率超过理论值 解：解：D第14页，本讲稿共21页1、微观态和宏观态、微观态和宏观态热二律的统计意义（5个）个）第15页，本讲稿共21页第16页，本讲稿共21页第17页，本讲稿共21页4.能量贬值能量贬值:能量的可用程度降低，越来越少地不能被用来做功。能量的可用程度降低，越来越少地不能被用来做功。卡诺热机卡诺热机 熵增加的过程即能量贬值的过程熵增加的过程即能量贬值的过程能源危机能源危

8、机 能量可用程度能量可用程度第18页，本讲稿共21页例：一绝热容器被隔板分成两半，一半是真空，一半是理想例：一绝热容器被隔板分成两半，一半是真空，一半是理想气体，若把隔板抽出，气体将进行自由膨胀，达到平衡后，气体，若把隔板抽出，气体将进行自由膨胀，达到平衡后，则（则（）。）。A.温度不变，熵增加；温度不变，熵增加；B.温度升高，熵增加；温度升高，熵增加；C.温度降低，熵增加；温度降低，熵增加；D.温度不变，熵不变。温度不变，熵不变。解：解：A 第19页，本讲稿共21页热力学第一定律热力学第一定律热力学第二定律热力学第二定律第20页，本讲稿共21页理想气体四种平衡过程的比较理想气体四种平衡过程的比较 过程过程第21页，本讲稿共21页