卡诺定理熵增加原理.ppt
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1、1,热力学基础,第六章,普通物理学上册,2,复习,1.热力学过程中的功,功的计算,在等体变化中:,在等压变化中:,在等温变化中:,3,在绝热变化中:,功的图示:,功的大小等于PV 图上过程曲线下的面积。,4,在等压变化中:,2.热力学过程中的内能变化,在等体变化中:,在等温变化中:,在绝热变化中:,5,3.热力学过程中的热量,在等体变化中:,在等压变化中:,在等温变化中:,在绝热变化中:,6,4.热力学过程中的效率:,在循环过程中,系统所作净功(总功)与吸收的总热量之比.,卡诺热机效率,7,卡诺循环是由两个准静态等温过程和两个准静态绝热过程组成.,三 卡诺循环,1824 年法国的年青工程师卡诺
2、提出一个工作在两热源之间的理想循环卡诺循环.给出了热机效率的理论极限值;他还提出了著名的卡诺定理.,8,理想气体卡诺循环热机效率的计算,A B 等温膨胀 B C 绝热膨胀 C D 等温压缩 D A 绝热压缩,卡诺循环,A B 等温膨胀吸热,9,C D 等温压缩放热,D A 绝热过程,B C 绝热过程,10,卡诺热机效率,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,则卡诺循环的效率越高.,11,卡诺致冷机(卡诺逆循环),卡诺致冷机致冷系数,12,图中两卡诺循环 吗?,13,例2 一台电冰箱放在室温为 的房间里,冰箱储藏柜中的温度维持在.现每天有 的热量自房间传入冰箱内,
3、若要维持冰箱内温度不变,外界每天需作多少功,其功率为多少?设在 至 之间运转的致冷机(冰箱)的致冷系数,是卡诺致冷机致冷系数的 55%.,解,由致冷机致冷系数 得,房间传入冰箱的热量 热平衡时,14,房间传入冰箱的热量 热平衡时,保持冰箱在 至 之间运转,每天需作功,功率,15,一、热力学第二定律的两种宏观表述,6-7 热力学第二定律的表述 卡诺定理,1.开尔文表述(Kelvin,1851),不可能从单一热源吸收热量使之完全变为有用功而不产生其它影响。,说明:,“单一热源”:温度均匀且恒定不变的热源。,“其它影响”:指除了由单一热源吸收热量,把所吸收的热量全部用来作功以外的任何其它变化。,如理
4、想气体的等温膨胀:,从单一热源吸热完全变为功外,但引起了其它变化,即过程结束时,气体的体积膨胀了(“其它影响”)。,16,开尔文(Kelvin)表述的另一形式,第二类永动机:从单一热源吸收热量全部转化为机械功而不产生其它影响的一种循环动作的机器。,表述:第二类永动机是不可能制成的。,热机效率是不可能达到100%的。在自然界中把热转化为功时,不可避免地把一部分热传递给低温的环境。,热机,Q2,Q1,高温热源T1,低温热源T2,W,有人估算将海水降低 0.01K,所获得的能量可使全世界的工厂开动几个世纪。,17,2.克劳修斯(Clisuis)表述(1850),3.两种表述的等效性,反证法:违反了K
5、elvin 表述 也就违反了Clausius表述 反过来违反了Clausius 表述 也就违反了Kelvin表述。,借助致冷机,是可以把热量由低温传递到高温,但要以外界作功为代价,也就是引起了其他变化。,Clausius表述:热传导的过程是不可逆的。,热量不能自动地从低温物体传向高温物体,Kelvin表述:功热转换的过程是不可逆的。,18,如果第二类永动机可造出来,1)违反了Kelvin 表述也就违反了Clausius表述,令其推动卡诺致冷机,联合机的唯一效果:,即从单一热源吸热全部变成有用功而无其它影响,热机,高温热源(T1),低温热源(T2),致冷机,高温热源(T1),低温热源(T2),W
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