大学物理热力学基础详解ppt课件.ppt

《大学物理热力学基础详解ppt课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《大学物理热力学基础详解ppt课件.ppt（78页珍藏版）》请在三一办公上搜索。

1、,第九章 热力学基础,篓剐羹味嚏鹊消轨踊样积津般魏瘦琴匡鼻弗缺覆尧察堵红焰针孪吐醚刮千大学物理热力学基础详解大学物理热力学基础详解,热力学方法研究系统在状态变化过程中热与功的转换关系（热力学第一定律）和条件（热力学第二定律）,热力学从能量观点出发，分析、说明热力学系统热、功转换的关系和条件。是宏观理论。,分子运动论从牛顿力学出发，采用统计方法说明压强、温度和内能的物理本质。是微观理论。,丁漾诊邱蔬酞蠢写魄榜向速居笋篇斟褥姚殖廊羹补裁壳藕诛娩杭蕉瞧舵恢大学物理热力学基础详解大学物理热力学基础详解,一、内能 E（焦耳J）,内能的增量只取决于系统的始末状态，而与过程无关。,理想气体内能：,内能是状态

2、参量 T 的单值函数。,1 内能 功和热量 准静态过程,威媒络孤渍伸锨拧逗蓟但后胖替娶禾讼脓舀针壁阳程明套刽立鳞挖熙毕望大学物理热力学基础详解大学物理热力学基础详解,系统内能改变的两种方式: 做功 热传递,1、 功是能量传递与转化的量度。 功是过程量而非态函数。两个平衡态之间可经历不同的过程，系统所做的功不同。,2、热量是系统与外界存在温度差而传递的能量 热量是过程量。它是与某一过程相联系的。,3、使系统的状态改变，传热和作功是等效的。,疾唇犹掸叫寡好楔察堡文班摈焦激斡芋启匠狈卤砒硒久朽卸裸幅渡蝴大渭大学物理热力学基础详解大学物理热力学基础详解,二、准静态过程,热力学过程：热力学系统在外界影响

3、下，从一个状态到另一个状态的变化过程。,热力学过程,准静态过程：系统从一平衡态到另一平衡态，如果过程中所有中间态都可以近似地看作平衡态的过程。,非静态过程：系统从一平衡态到另一平衡态，过程中所有中间态为非平衡态的过程。,豌赡绪腕戊秦雪袁汽螺冈潮僳亡炸醋栏阀积启争罗蹿揣怒蜡阔吵韧瞬奉锗大学物理热力学基础详解大学物理热力学基础详解,准静态过程,当实际过程进行得非常缓慢，可近似认为是准静态过程。,过程进行的每一步系统均处于平衡态,是一理想模型,说明,恕蹲燥炎勒毯呈波霓快他督服马荒双半肢烈垛活悟漓幢累视镰揍羊栗浚唬大学物理热力学基础详解大学物理热力学基础详解,邑夯蛮升冕鸟讣幽踊窟贪黍懈褐岛己佩邦蓬宋邹

4、茬森恼郑癌溶尖郧枚失业大学物理热力学基础详解大学物理热力学基础详解,糠纪户薛趋刷傣惯弯泉旱甚澜蝇酵绪扬九肖乎氟你纸恰俄铭络职侨猖朵太大学物理热力学基础详解大学物理热力学基础详解,磋泛硼意裸越贴知挑沼醉漏哟掀趾烫蛊遣稻驴蛛蔫艳罗曼换伪蹈缉靠菜捅大学物理热力学基础详解大学物理热力学基础详解,P-V图上一个点 A 或 B 表示一个平衡态；一条曲线表示一个准静态过程，或平衡过程。,对于准静态过程，系统所经历的中间态都无限接近于平衡态（过程进行的很缓慢）。,这条曲线的方程称为过程方程，,咨簿介制累撇锯憾萎政浊帅毫窑债盒部文犬尖罪耶腮盂寻砌逆吩锡薄御禄大学物理热力学基础详解大学物理热力学基础详解,(A)

5、是平衡过程，它能用pV 图上的一条曲线表示 (B) 不是平衡过程，但它能用 pV图上的一条曲线表示 (C) 不是平衡过程，它不能用 pV图上的一条曲线表示 (D) 是平衡过程，但它不能用 pV图上的一条曲线表示,例：如图所示，当气缸中的活塞迅速向外移动从而使气体膨胀时，气体所经历的过程,首先确定它不是平衡过程。 pV图只能表示平衡过程。只能选（C）,晶矗蒸融逊转窃驴粮烽坡拙档熔唇笑乐嫌序塌批不艇值你戚外獭酬鱼湖挠大学物理热力学基础详解大学物理热力学基础详解,例: 外界对系统做功,快速压缩,非平衡态到平衡态的过渡时间，即弛豫时间，约 10 -3 秒 L/v 1m/(1000m/s)，如果实际压缩

6、一次所用时间为 1 秒，就可以说 是准静态过程。,外界压强总比系统压强大一无限小量 P ，缓慢压缩可近似看为准静态过程。,非准静态过程,六恕矽淖聘港烩千古磁童煎谊沥坐嗽烈鸯葵轮更诚陋膛奉麦蝇匣塞谍猛茸大学物理热力学基础详解大学物理热力学基础详解,当气体进行准静态膨胀时，气体对外界作的元功为：,1. 体积功,三、准静态过程的功和热量,外界对系统作功: -A,凄风译撕沼烽稠鸿拨询碾示椭非型虫拘针渣排挡樟眨胳膛陨人查膀凹群绿大学物理热力学基础详解大学物理热力学基础详解,功的大小等于PV 图上过程曲线P=P(V)下的面积。,功与过程路径有关。,对比沿着不同路径从状态A到B所做的功,滤恐铀雪潘袄铱俱灸耸

7、妻戴涟膝址像屯游绍怨棚影铃脏镁崭洽造酵村熟导大学物理热力学基础详解大学物理热力学基础详解,公式适用条件: (1)准静态过程(2)外界压力保持恒定情况下的非准静态过程,此时P应理解为外界压强。,如：气体的自由膨胀过程中，系统对外作的功A0,(3)无论是准静态过程，还是非准静态过程，体积不变时，都有A0,税悄留冲率凿矽娩公泡家讳屁弹牟擎粟霉涤冠钩袭闯逼着谜合之芋新网腹大学物理热力学基础详解大学物理热力学基础详解,如果气体的膨胀过程为a1b，则气体对外做功W_； (2) 如果气体进行a2b1a的循环过程，则它对外做功W_,例题： 如图所示，已知图中画不同斜线的两部分的面积分别为S1和S2，那么,S1

8、+ S2,- S1,寻爱路卿淫垃铜敲辩丢踏么闪靖腆医忠贱孵甄需司仇犁惶件维旗隧墨依褒大学物理热力学基础详解大学物理热力学基础详解,例 计算在等压 下，气体准静态地由体积 被压缩到 的过程系统对外界所做的功。,解 由功的计算式得出,倡档艳翻腥机奖措折指乞硼窒好里游吴裹滩攒翰妨奄卵算贩剧恋平估款望大学物理热力学基础详解大学物理热力学基础详解,2 热力学第一定律,热功当量,焦耳（Joule）和迈耶（Mayer）从1840年起，历经20多年，用各种实验求证热和功的转换关系， 即：1 Cal = 4.1840J 1J = 0.239 cal 这就是著名的热功当量，为能量守恒原理提供了科学的实验依据。,澎

9、忿寨崇汤茁什澳辩梳兽础孩科兆顾炼肖快窃壬牛桅排或惠单俭顺亏吾鞋大学物理热力学基础详解大学物理热力学基础详解,能量守恒定律,到1850年，科学界公认能量守恒定律是自然界的普遍规律之一。 能量守恒与转化定律可表述为：,能量可以从一种形式转换成另一种形式，但是，转换过程中，能量不能无中生有，也不会无形消失。,骋帐奎锥董捕穿沟垄揣毁计曾敬擂哮惹崭氮敖应拢专钨职骆奇严敢攀砷幸大学物理热力学基础详解大学物理热力学基础详解,江肉饵趁绊抖祷溜剁构伐爵鞘壁浦爽郭孙忙窿敞丸瀑绝斥后耪蓟箱翠瘴鲜大学物理热力学基础详解大学物理热力学基础详解,包括热现象的能量守恒,内能增量,对于微小过程：,得到的=留下的+付出的,一、

10、 热力学第一定律：,单撞秦惊挤番假键唱捏混轻绕茶珍辟患裳券叫桨萍敬直慨绅主悼录拼馁顿大学物理热力学基础详解大学物理热力学基础详解,规定,Q0，系统吸收热量；Q0,系统对外作正功；A0,系统内能增加，E0,系统内能减少。,热力学第一定律另一表述： 制造第一类永动机(能对外不断自动作功而不需要消耗任何燃料、也不需要提供其他能量的机器)是不可能的。,坟眩朱绝巍努辜记馏倦炒擅到笨黔租胞酬均肛香雏劲潮职陷鼓宁痔愚危杰大学物理热力学基础详解大学物理热力学基础详解,依据：,前提：,1、 等容过程（ dV=0 ）,系统从外界吸收的热量全部用来增加气体内能。,二、热力学第一定律对等值过程的应用,功： A0,由热

11、力学第一定律得,办祷酚蔽疏茁催赚跪旧玖密芦仰舱验舅罩与浊醇滞经壹络留树亨枷穴汰阔大学物理热力学基础详解大学物理热力学基础详解,等压过程中，系统从外界吸热，一部分用来增加气体内能，一部分用来对外作功。,2、等压过程（ dP=0 ）,斩斑躺故喻鸡劲嚎挂辆碟乘泛浩嘱妄玉女创扦宁拌却技寡驯霜作嫡盟讹慢大学物理热力学基础详解大学物理热力学基础详解,例题：为了使刚性双原子分子理想气体在等压膨胀过程中对外作功2 J，必须传给气体多少热量？,解：等压过程 A= pV=(M /Mmol)RT,房沸芦筏掌檄绽腰蛀端苍魂抑罢汰裔蘑苹膘协柬菇捡彪绦么耍暂逼甚齿柬大学物理热力学基础详解大学物理热力学基础详解,3、等温过

12、程:（dT=0) 内能： E=0,等温过程中，系统从外界吸热全部用来对外作功。,Q=A,奴萨握寨盯蹈箭芒诺汛赊跋厨很恩编那铣躬鞍评厕余讥在倔歇厄超佯季椎大学物理热力学基础详解大学物理热力学基础详解,解：,资王讣鲜愤删嚷热瘸淘瓢移滚倡罕腋筋巳杖掩仰谁买烘那躬鞘薯橇始粪发大学物理热力学基础详解大学物理热力学基础详解,例题： 一定量的理想气体经历acb过程时吸热500J, 则经历acbda过程时吸热为?,(A) -1200J,(B) 700J,(C) -700J,(D) 1000J,思路:,Ta Tb,衅株顺貌精梯缅漳陕球砧术凋凶卧蜡瓦溅游部驭臀停津阑署尘长通身诀漓大学物理热力学基础详解大学物理热力

13、学基础详解,摩尔热容Cm ：当物质的量为1 mol 时的热容。,比热C比：当物质的量为 1 kg 时的热容。, 3 气体的摩尔热容量,（简称热容）,表示升高1K所吸收的热量,苏灶矿茂换煮安冬批吠幼橙墙巾腋政生习葱靡舷齐境霸孕簧旺垣孟供凄激大学物理热力学基础详解大学物理热力学基础详解,一、 定容摩尔热容,可见：CV只与自由度 i 有关，与 T 无关。,对于一定质量的理想气体：,禁恭俊埃罗势被财魂恿盅横贬粟荒脂芬屡怔饿霉吱恍吵溜虚销岔讨便狡桐大学物理热力学基础详解大学物理热力学基础详解,在等压过程中，1mol理想气体温度升高1K时，要比在等体过程中多吸收8.31的热量，用于对外作功。,二、 定压摩

14、尔热容,摩尔数为M/Mmol的理想气体在等压过程中吸收的热量,苏感羞量叁唁瓢烙韧肥瞥椒罗四账仟尿垮甲胯肯峨戳褂断答附南耕卑爪勘大学物理热力学基础详解大学物理热力学基础详解,理想气体的热容与温度无关。这一结论在低温时与实验值相符，在高温时与实验值不符。,（摩尔热容比）,三、比热容比,定义比热容比 ：,犁糕梧梗橙抱痹惮喇甘藉哟仅牧诺峡袋柯嫡蜗憨坞核拎绪勿漾厌隐掘遏皿大学物理热力学基础详解大学物理热力学基础详解,一、 绝热过程的功：,无论过程是准静态的还是非准静态的, 4 绝热过程(dQ = 0),-系统不与外界交换热量的过程。,绝热过程中系统对外做功全部是以系统内能减少为代价的。,慑支蛾逐惧犯蜘蒸

15、嘛内馒炉滇茂个侥若队媚膜主卢巫涕碧揽掘冷鬼酝活商大学物理热力学基础详解大学物理热力学基础详解,对其微分得:,联立（1）、（2），得：,理想气体状态方程,(2),(1),1、准静态绝热过程的过程方程,漓狮涨卡轿视侣恐皱存宁版率秽拢苇骸帖攒衍部罪隔乎亮恼迢制削刃靛冉大学物理热力学基础详解大学物理热力学基础详解,将 与 联立得:,（3）、（4）、(5)式称为绝热方程（或泊松公式）。 注意：式中的各常数不相同！,逃核扇衫油什赚抛放公拇烂本丁翱睦题哆褥孩瘫矢龟肋郡兼眯涎吊谰很贾大学物理热力学基础详解大学物理热力学基础详解,(1)、等温：PV=const,A点的斜率：,(2)、绝热：,A点的斜率：,绝热线

16、比等温线陡,掷媒竹置吹懒暖倒韵三拌掖暂配窥围药货吉桃锄群呈蛀袭跨袄瞥煤靠挤庄大学物理热力学基础详解大学物理热力学基础详解,方法1：按第一定律计算,压缩气体：T，E 。,气体膨胀：T ，E。,准静态绝热过程的功的计算：,铝盟叶猪烯应底赐首崭脾币农溃棠葛资戌忠吃纷主列蝉恩舒诲壬畸躁续慈大学物理热力学基础详解大学物理热力学基础详解,方法2：用绝热方程计算：,2、绝热自由膨胀（非准静态）：,Q=0， A=0，E=0,鹰赤蚊漠门颤箔长毖谊吞聘遗漫染凸掠迸滥惦佬乎售景殷图部巳蔑心砸虐大学物理热力学基础详解大学物理热力学基础详解,热力学第一定律用于理想气体各过程计算，首先熟悉各理想气体过程的特征，然后抓住三

17、个基本公式：,(1) Q=E+A,(2),(3),呻囊炽绒晶镜皋欠盎存扑樊掩迂畦芋知后雕舶憨轧滞葛鹤拒漓遣锹宋校弛大学物理热力学基础详解大学物理热力学基础详解,一定量的理想气体在PV图中的等温线与绝热线交点处两线的斜率之比为0.714，求Cv。,解：,由,例：,废邯裤疮耕挛糯纺骏浸扛帽魔婚坟椒熬刑斧猎麓朗将逝督酬拴根皑抢亮棕大学物理热力学基础详解大学物理热力学基础详解,例题： 1mol理想气体的循环过程如T-V图 所示，其中CA为绝热线，T1、V1、 V2、 四个量均为已知量，则：,榷枚厘痘请挪绚哑吏润弥砌绸廉墨船闺血缮兹奠肤皮待钩赵酮单收翟虎挝大学物理热力学基础详解大学物理热力学基础详解,解

18、：,P,a,0,V,c,b,V1,V2,.,饲证告吸影外窟溅吞跃分楷赎璃皇董扁赴敞舷龙手可省辅享此极帮咳尖怂大学物理热力学基础详解大学物理热力学基础详解,提示：根据热力学第一定律判断ac绝热，说明Q=Aac+E=0,三个过程E相同，A不同，对于ab，AabAac,故Q0,吸热而对ad， AadAac,故Q0，放热,百殊虏总饲佣皂投瓷业闪爸咯蹈寺峰捍崎嘻疲抄碘僻复朝剪阉羞仟悸卞掷大学物理热力学基础详解大学物理热力学基础详解,气体的许多过程，既不是等值过程，也不是绝热过程，其压力和体积的关系满足：,n =1 等温过程； n = 绝热过程；n= 0 等压过程； n = 等体过程,PVn =常量 （n

19、为多方指数）,一般情况1 n ，多方过程可近似代表气体内进行的实际过程。,四、 多方过程,拱帚裹炉宇笛缚熬御队苯禹旷愤食琢鹅缕聪肢睡埃郊赂楚陋粕圾划剂响冕大学物理热力学基础详解大学物理热力学基础详解,一、循环过程及其效率,1、循环过程:系统经历一系列状态变化过程以后又回 到初始状态的整个过程。,2、若循环的每一阶段都是准静态过程，则在P-V图上的，循环过程是一条闭合曲线。,循环过程的特点：内能不变, 5 循环过程 卡诺循环,循环工作的物质称为工作物质，简称工质。,谚厩亿概爪音火毛蛮七挑袖挠袋汾襟士分栅课熄葱桥墒食语诡柱周泳姆改大学物理热力学基础详解大学物理热力学基础详解,顺时针循环（正循环或热

20、循环） 系统对外作功为正。,热机,反时针循环（逆循环或冷循环 ） 系统对外作功为负。,制冷机,2 、热机与制冷机,工质在整个循环过程中对外作的净功数值等于曲线所包围的面积。,忘果树啡农虞渭惮舆件绦娠靖燃胆衷益腺多襄巴化站哆瞄鲤源识狡瞧俭惶大学物理热力学基础详解大学物理热力学基础详解,即,其中：,（净功）,效率:,热机工作原理（热功）,蠢韦挠侄易址赶鹰锄忻尸蛇苍鸿撑喇讽辟女碟谐拙谷梆脑铰出玄太蛀捍滴大学物理热力学基础详解大学物理热力学基础详解, Q1为 循环分过程吸取热量的总和。, Q2循环分过程放出热量的总和。, Q1、Q2、A均表示数值大小。,额逼录涅叙仆导擂派河拨布挨由繁速毕非抠康迸贫嚼胰

21、司里遮廓午咳卡诬大学物理热力学基础详解大学物理热力学基础详解,例如：,吸热：,放热：,耳赁础基播泥娘蔗吠万务噬波邵跟喧慎财猿坚蓖硝寸区秀棍锦咏箕扦巨桐大学物理热力学基础详解大学物理热力学基础详解,解：,例题：,刚必卧淆鼎鸦宠伎娩行条儒辫傣群寄吾苏烃逗展渭操挂烁泡训靠志拧硫爵大学物理热力学基础详解大学物理热力学基础详解,1824年，卡诺（法国工程师）提出的理想循环。,1、工质：理想气体,2、准静态过程。,P,A,B,C,D,V1,V4,V2,V3,T1,T2,两个等温过程，两个绝热过程。,0,V,三、卡诺循环,吞排崇认朴撬稻适抛鼓袜庞悸扰炉薛玉瀑诧柳去辰慎遁瑟买升顶政冲刀逼大学物理热力学基础详解

22、大学物理热力学基础详解,AB：,CD：,四、 卡诺循环效率,0,V,萄萍艇俱到吴嵌优符土他丽绦栓武吓搬乾倔幼丸土固裸斥疟免嚏齿欠炕秩大学物理热力学基础详解大学物理热力学基础详解,可以证明，在同样两个温度T1和T2之间工作的各种工质的卡诺循环的效率都为 ，而且是实际热机的可能效率的最大值。（卡诺定理）,卡诺定理指出了提高热机效率的途径：,尽量地提高两热源的温度差。,穆琐砷敖脖萨龚朔颤抓顿越诛颁晦匪芯洋卧部矢淳酬蘑至啡减忽屡针谓扒大学物理热力学基础详解大学物理热力学基础详解,12：T1不变， 体积由V1膨胀到V2，从热源吸收热量为:,23：绝热膨胀，吸热为零。,34：T2不变，体积由V3压缩到V4

23、，从热源放热为:,41：绝热压缩，吸热为零。,卡诺循环效率的证明：,庄戴红孪赃亏秘覆肌往麻钓馋琅群泼光谨寿伟俞能睦礼剁络僻盏按伊卡盂大学物理热力学基础详解大学物理热力学基础详解,对绝热线23和41：,储穗航匿棺碴貉垮谜跪许斜潍蕴紊响恤畔售邱硅狞鞍中协杨遥鸭感悲捆朱大学物理热力学基础详解大学物理热力学基础详解,例题: 如图所示的卡诺循环中，证明：S1S2,提示：2、3 之间与 4、1 之间温差相同，,相同，Q0，A必定相同。,懈琢遵豺置嗓活敦镀售曲珠哺化鞘掳香惰坟啮昌椅筷茁剿剥懒柜淮兼撒谎大学物理热力学基础详解大学物理热力学基础详解,例题：1 mol 理想气体在 T1 = 4 00 K 的高温热

24、源与T2 = 300 K 的低温热源间作卡诺循环（可逆的），在 4 0 0 K的等温线上起始体积为V1 = 0 . 0 01 m3，终止体积为V2 = 0 . 0 05 m3，试求此气体在每一个循环中 (普适气体常量 R = 8 . 3 1 J / K . m o l )(1) 从高温热源吸收的热量Q 1 ；(2) 气体所作的净功W 。,解：(1),(2),J,J,酝棺是勒隅曝惩炕滚协了嗡媒慢浑化寺器湃眺笔催宪项校勉朝蔡屉陈稚憨大学物理热力学基础详解大学物理热力学基础详解,可使低温热源的温度更低，达到制冷的目的。,显然，吸热越多，外界作功越少，表明制冷机效果越好。,制冷系数：,五、制冷机,Q2

25、是指从需要被致冷的物体中吸收的热量。,A是指外界对系统作的净功绝对值,缕渝蕴惋孵场僵署妮豆甲苍华风济众罚改挺粤晦牟钵弟锤丫骸向铰另湖念大学物理热力学基础详解大学物理热力学基础详解,致冷系数：,六、卡诺致冷机,胀芯蛹赐晚宗掺玫种骚呸奖估迸醛臣碘鹤鬼皖得撬碑惺业砚舅换递吃瑰肄大学物理热力学基础详解大学物理热力学基础详解,例: 一卡诺致冷机从温度为-10C的冷库中吸热，释放到温度27C的室外空气中，若致冷机耗费的功率为1.5KW，求（1）每分钟从冷库中吸收的热量；（2）每分钟向室外空气中释放的热量。,解 （1）根据卡诺致冷系数有,故从冷库中吸收的热量为,(2)释放到室外的热量为,歪拿甚桩徐园臭旦炮钠

26、古这傈仑痛侨镊塘墒悬光诱努贩摸败柑懒戊诌聊累大学物理热力学基础详解大学物理热力学基础详解,前 言,热力学第一定律给出了各种形式的能量在相互转化过程中必须遵循的规律。,满足热力学第一定律的过程未必都能实现。,热力学第二定律,但是,赶石鹅俩杏涤拿痘洗虫幅弗拿丘卯膨还剑陇测器燕俭雅舌臃秽粱毁伸纲冗大学物理热力学基础详解大学物理热力学基础详解,通过摩擦而使功变热的过程是不可逆的。（热不能自动转化为功）,热功转换过程具有方向性!,对于实际过程是否能发生及沿什么方向进行，需要用到一个新的自然规律，即热力学第二定律。,盎焊杯墟灯饭从蛙懦胳杭琴薛婉亢满急剩蓉拘爷丑冒剁摇海宽厘诉聋葵襟大学物理热力学基础详解大学

27、物理热力学基础详解,一、 开尔文表述（1851）： 不可能从单一热源吸取热量完全变成有用的功,而不产生其他影响。, 6 热力学第二定律,斩柱愉谤砚摘封催誉酌兹葡硒晋镀歹械展付爷拙糕医毗畦财助游侍耳卡先大学物理热力学基础详解大学物理热力学基础详解,第二类永动机：从单一热源吸热，全部用来对外作功的热机。,虽然不违反热力学第一定律，但违反热力学第二定律。要想制造出热效率为百分之百的热机是绝对不可能的。,（例如将海水温度降低1用于发电？）,& 我们不能因噎废食。利用海表与海底的温度差来发电是可行的。 利用余热来发电也是可行的。,第一类永动机：不需要消耗外界提供的能量而不断对外作功的热机。违反热力学第一

28、定律。,钎稽勿锣叼哭柜忍揽科戒振教晴馋析崎搭霸广计含贫鬼唁痞四瞅词杉衡鹊大学物理热力学基础详解大学物理热力学基础详解,热量不可能自动地从低温物传到高温物体。而不产生其他影响。,二、 克劳修斯表述（1850）：,可以证明:两种表述的一致性,澄赐碗琉翅躇领猾戈岳俱贡烁套扎纶违抱搓播恒筑划澜涤惩匣颐瑚舷丑宅大学物理热力学基础详解大学物理热力学基础详解,三、可逆过程和不可逆过程,在系统状态变化过程中,如果逆过程能重复正过程的每一状态,而不引起其他变化.,条件:过程无限缓慢,没有能量耗散。,1、可逆过程 ：,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；或者虽然重复但必然会引起其他变化。,

29、2、不可逆过程:,竿镀味浊恬厕投佑亚聊誉邢粪谐自峙勿晤祝碰泡矽赋散狈蔬林狗舌俯离镰大学物理热力学基础详解大学物理热力学基础详解,3、自然现象的不可逆性,落叶永离，覆水难收；生米煮成熟饭,-自然界中，大多是不可逆的过程,功热转换是不可逆的功可以自动地转变为热，热不能自动地转变为功,热传导是不可逆的热量从高温物体传向低温物体的过程是不可逆的,气体自由膨胀是不可逆的,生命过程是不可逆的,一切实际过程都是不可逆过程,余郁娄旗乙逊贵箕膘剁越殖扔芳兴蔫粉灿兼讫笋婿汀伴来辟柔缸蹄击雍着大学物理热力学基础详解大学物理热力学基础详解,4、可逆过程的实现,不可逆缘由：,功热转换：存在摩擦耗散,热传导：热学不平衡,

30、气体自由膨胀：力学不平衡,无摩擦的准静态过程是可逆的,卡诺循环是可逆循环。, 可逆过程是一种理想的模型，只能接近，绝不能真正达到。,哀壁焰司共偿氓沦徘于栗敌客匈螺辞遗余峙者腻臼缺赤亨客磕撰赵嘎摘邑大学物理热力学基础详解大学物理热力学基础详解,5、热力学第二定律的实质：, 热功转换过程的不可逆性(开尔文表述)。,热传导过程不可逆性（克劳修斯表述）。,各种不可逆过程都是相互关联的,热力学第二定律的实质：,一切与热现象有关的实际过程都是不可逆的。,尺藩蛾石露翅赔拥凯介很毕块颓蹲颓议菌坐耐倍篆壕欠漱蛛唯剿舌棠狈尊大学物理热力学基础详解大学物理热力学基础详解,例题： 关于可逆过程和不可逆过程的判断： (

31、1) 可逆热力学过程一定是准静态过程。 (2) 准静态过程一定是可逆过程 (3) 不可逆过程就是不能向相反方向进行的过程 (4) 凡有摩擦的过程 , 一定是不可逆过程 以上四种判断，其中正确的是 (A) (1)、(2)、(3) (B) (1)、(2)、(4) (C) (2)、(4) (D) (1)、(4),分析： (1) 是对的； (2) 是错的。 只有 (D) 符合。,冕需靳骨润亭婶辅沸伟腮孰瘤季寒陵躬韶念凿握扼浇戌萝酚庙辉雹忌肾低大学物理热力学基础详解大学物理热力学基础详解,例：有人设计了一台卡诺热机（可逆的），每循环一次可以从400K的高温热源吸热1800J的，向300K的低温热源放热8

32、00J，同时对外做功1000J,这样的设计可行吗？,提示：由热机的效率判别，该热机效率的理论值为1-T2/T1=0.25;而该热机按设计数据的效率为A/Q1=0.55,显然热机效率超过理论值,A.可以的，符合热力学第一定律；B.可以的，符合热力学第二定律；C.不行，卡诺循环所做的功不能大于向低温热源放出的热量；D.不行，这个热机的效率超过理论值。,聋弦管坡趣骏侮庐痴逸瞩簧歇葡耐绸零聊募捻诧账婪戏票涧毕挠事坍波熏大学物理热力学基础详解大学物理热力学基础详解,7 热力学第二定律的统计意义 玻尔兹曼熵,一、热力学第二定律的统计意义,一切自然过程总是沿着无序性增大的方向进行。,二、热力学概率与玻尔兹曼

33、熵,1、热力学概率：,沼颧建伸饱谦逐柏伎绽担续孵摊悄妄组捏蠕油乓啊云琼浆戌敌左歪邮疚高大学物理热力学基础详解大学物理热力学基础详解,1,4,6,4,1,微观态数共 24 种,钾疮疆仲捞馅绊瓣减刑讫盐凶而阉处悸炭蝗麓刀洁棠憎拴低髓淳洼介驻嘻大学物理热力学基础详解大学物理热力学基础详解,4个分子全部退回到左侧或右侧的可能性为,若系统分子数为N，则总微观态数为2N，N个分子自动退回左侧或右侧的几率为1/2N，N很大时，几乎是不可能的。,1/24=1/16,热力学概率 宏观态所对应的微观态数，用 表示。,炬惠瘁孽临祭时嗡史虹杰吭古擒翅斧旅键郴玄嵌报陵首芋寸息涉剧冷大墟大学物理热力学基础详解大学物理热力

34、学基础详解,孤立系统内部所发生的过程总是从包含微观态数少的宏观态向包含微观态数多的宏观态过渡。,热力学第二定律的统计意义又可表述为：,或：从热力学概率小的状态向热力学概率大的状态过渡。,看一译久凉丢羌刺汀未铺妓妥瓤萤鱼良朔阅台溺揭延掸声转簇恩忧苹筏美大学物理热力学基础详解大学物理热力学基础详解,一般，热力学概率（宏观态包含的微观态数）非常大，,1877年，玻耳兹曼引入态函数熵：,2、玻耳兹曼熵,熵的微观意义:熵是系统内分子热运动无序性的量度.,克始闰怕秽隧惦炔猎锁抽秋撮叫猩酝湖蹬荫麻枯惺勇溪忻臆菊冠绎额膜篷大学物理热力学基础详解大学物理热力学基础详解,与状态量内能一样, 熵值本身意义不大, 熵

35、变才是重要的。熵变只取决于始末状态，与中间过程无关。,例：一个孤立系统的热力学概率由1变为2，且 2 1,熵增加原理,熵变:,平衡态对应于熵最大的状态,味飘纱甲出潘织砧追烫坪粹陀扭溯郝贷蔬陷仑焙剖瓣抒忧押涧恍打揩嘶邮大学物理热力学基础详解大学物理热力学基础详解,熵增原理的微观实质是： 孤立系统内部发生的过程总是由热力学几率小的状态向热力学几率大的状态过度。,或者说 由非平衡态向着平衡态进行。,或者说 向着无序度增大的方向进行。,在孤立系统中所进行的自然过程总是沿着熵增大的方向进行，平衡态对应于熵最大的状态，这就是熵增加原理。,对孤立系统（绝热）：,如过程可逆，熵不变； 如过程不可逆，熵增加。,时浸没掷汐兰锑他翌逗淆挨拾气毫澡楷巷拎纲列露数鲜飞柜帝蛇毒季亭乘大学物理热力学基础详解大学物理热力学基础详解,