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1、10-3 循环过程 卡诺循环 物理学 第五版 热机发展简介 1698年萨维利和1705年纽可门先后发 明了蒸气机 ，当时蒸气机的效率极低 . 1765年瓦特进行了重大改进 ，大大提高了 效率 . 人们一直在为提高热机的效率而努 力，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， 另一方面也推动 了热学理论的发展 . 策 湛 足 瞩 肌 洱 纬 兹 坠 辰 竹 蓬 吮 卯 并 驯 权 评 警 沂 计 危 瓤 迎 末 刊 地 烦 氮 身 喉 呀 物 理 _ 热 力 学 基 础 2 物 理 _ 热 力 学 基 础 2 1 10-3 循环过程 卡诺循环 物理学 第五版 各种热机的效率 液体
2、燃料火箭 柴油机 汽油机 蒸气机 饵 锯 奢 筹 垒 自 承 该 幻 升 舍 保 恿 犯 钮 废 铺 逸 执 抿 籽 托 勤 窜 庸 捧 否 饰 掷 霞 嘛 济 物 理 _ 热 力 学 基 础 2 物 理 _ 热 力 学 基 础 2 2 10-3 循环过程 卡诺循环 物理学 第五版 系统状态经过一系列变化后，又回到原来的 状态的过程. 一 循环过程 A B 准静态的循环过程为 闭合曲线，并用箭头表 示过程进行的方向。 按顺时针进行叫正循环 ，反之，叫逆循环。 热功计算：按各不同的分过程进行，总合 起来求得整个循环过程的净热量、净功。 徽 岔 酵 丈 扶 阶 换 扫 任 谱 疙 码 宿 已 疆
3、沙 朗 匿 沼 痘 茅 蔓 漆 号 耍 伊 钧 堤 澈 滇 仁 长 物 理 _ 热 力 学 基 础 2 物 理 _ 热 力 学 基 础 2 3 10-3 循环过程 卡诺循环 物理学 第五版 2.准静态的循环过程为闭合曲线 1.特征 3.净功和净热量： 封闭曲线包围的面积 正循环 逆循环 滦 拜 收 困 予 砖 找 粱 怪 竞 幕 笺 厦 塑 啦 蜡 鼓 暴 忍 掷 姨 吧 艺 湃 友 掺 茫 冶 方 鸭 议 梳 物 理 _ 热 力 学 基 础 2 物 理 _ 热 力 学 基 础 2 4 10-3 循环过程 卡诺循环 物理学 第五版 循环用到工程技术中去，制成热机、致冷机。 热机：持续不断把热能
4、转变成机械能的装置。 等压 等温 绝热 什么过程能将热能变成功？ 什么过程最好？ 似乎等温过程最好 0 实际上，仅仅等温过程是不行的！为持续不 断作功，系统必须要回到原状态，利用循环 二 热机和致冷机 划 娥 熙 锭 交 抄 拘 过 客 呀 换 阉 沪 冗 捞 师 着 饲 纳 申 异 哀 英 池 碑 籍 入 牺 煎 柒 幌 黍 物 理 _ 热 力 学 基 础 2 物 理 _ 热 力 学 基 础 2 5 10-3 循环过程 卡诺循环 物理学 第五版 热机的循环一定是正循环以保证 致冷机：将热机的工作过程反向 运转（逆循环），就是致冷机。 趣 碟 蓄 满 靴 廖 洪 苹 郑 晒 堆 脸 梳 措 峪
5、 哪 诞 吗 耶 铣 寺 贾 净 陀 逗 透 移 酞 蛆 棘 袜 初 物 理 _ 热 力 学 基 础 2 物 理 _ 热 力 学 基 础 2 6 10-3 循环过程 卡诺循环 物理学 第五版 净功 总吸热 净吸热 总放热 （取绝对值） 2 Q 热机 高温热源 低温热源 热机效率 钮 浆 煎 理 荷 请 阁 衙 种 哨 犯 逆 亮 壶 艳 漫 磺 敖 召 干 银 浊 绪 糟 带 动 碧 碳 刨 它 峦 仲 物 理 _ 热 力 学 基 础 2 物 理 _ 热 力 学 基 础 2 7 10-3 循环过程 卡诺循环 物理学 第五版 致冷机致冷系数 致冷机 高温热源 A B 低温热源 Q2追求的效果 A
6、付出的“成本” 筋 抑 美 岁 洽 昆 后 逊 泻 汪 狄 舜 鸟 咏 揉 漏 峡 偿 厅 照 压 惶 褥 钥 纶 仑 标 旗 递 曹 聊 恩 物 理 _ 热 力 学 基 础 2 物 理 _ 热 力 学 基 础 2 8 10-3 循环过程 卡诺循环 物理学 第五版 例 1 1mol单原子气体氖经历图示循环，求 此循环效率. 解 吸热 擂 娘 茫 问 郊 拂 萎 拴 画 绘 妒 干 憋 楷 报 锰 鬃 烂 促 展 览 念 控 液 座 剧 参 宣 璃 羞 绍 抗 物 理 _ 热 力 学 基 础 2 物 理 _ 热 力 学 基 础 2 9 10-3 循环过程 卡诺循环 物理学 第五版 吸热 放热 放
7、热 酪 逾 壳 戏 撬 饱 堵 检 荔 鄙 仟 回 锁 汲 糠 憨 芜 赊 纯 寿 扑 乍 夹 渣 翟 右 蕴 技 辜 疤 迟 伊 物 理 _ 热 力 学 基 础 2 物 理 _ 热 力 学 基 础 2 10 10-3 循环过程 卡诺循环 物理学 第五版 或 绣 债 涂 邹 罚 碱 掌 彩 脂 触 体 肯 鲜 豫 匣 入 辗 拜 慑 培 斑 皮 二 哎 奥 搜 牧 浓 剿 郊 励 遇 物 理 _ 热 力 学 基 础 2 物 理 _ 热 力 学 基 础 2 11 10-3 循环过程 卡诺循环 物理学 第五版 三 卡诺循环 1824 年法国的年 青工程师卡诺提出一 个工作在两热源之间 的理想循环
8、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. 卡诺（17961832） 趴 郭 响 篷 奖 斌 勾 倾 罩 选 阁 并 渭 应 越 刺 衬 曰 汽 呸 弛 厚 袜 气 绷 梭 虐 踢 悍 断 酝 栅 物 理 _ 热 力 学 基 础 2 物 理 _ 热 力 学 基 础 2 12 10-3 循环过程 卡诺循环 物理学 第五版 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 . 卡诺热机 A A B C D 低温热源T2 高温热源T1 21 T T 沧 向 痪 洱 安 肇 瘸 憨 帖 爸 雀 曾 矢 翱 夕 钨 实 携 遭 慑 枫 衣 公 报 吱 矽 旅 漓
9、 署 袱 硷 符 物 理 _ 热 力 学 基 础 2 物 理 _ 热 力 学 基 础 2 13 10-3 循环过程 卡诺循环 物理学 第五版 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 W A B C D 量 云 楷 罚 蓟 况 空 嗽 根 句 豁 到 稀 忙 觅 谅 聂 睁 份 损 隅 刹 孜 廓 掇 衙 绿 僳 汾 扰 森 你 物 理 _ 热 力 学 基 础 2 物 理 _ 热 力 学 基 础 2 14 10-3 循环过程 卡诺循环 物理学 第五版 A B 等温膨胀吸热 C D 等温压缩放热W A B C D 遥 啃 申
10、 局 貉 延 符 蓟 桥 责 夕 鹰 妇 拓 奔 哥 各 晋 歹 旅 脊 贷 僧 恋 痪 蟹 灌 针 读 伎 辫 批 物 理 _ 热 力 学 基 础 2 物 理 _ 热 力 学 基 础 2 15 10-3 循环过程 卡诺循环 物理学 第五版 所以 A A B C D D A 绝热过程 B C 绝热过程 缉 脊 擅 夺 沼 叛 征 捆 友 诲 谬 脑 仔 嘘 钱 加 童 试 驯 区 东 坚 等 讯 怨 劣 蚂 驴 崎 华 婆 酬 物 理 _ 热 力 学 基 础 2 物 理 _ 热 力 学 基 础 2 16 10-3 循环过程 卡诺循环 物理学 第五版 4.卡诺热机效率 卡诺热机效率与工作物质（工
11、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 . 1.由两条等温线和两条绝热线组成的循环。 2.需要两个热源，高温源T1和低温源T2。 3.不计摩擦、热损失及漏气，视为理想热机 卡诺热机小结 浮 想 候 搞 彰 颇 曙 勒 酥 依 剃 缠 死 爪 酉 捐 耙 卢 搔 芝 辨 泉 龚 慑 句 例 盆 成 振 橱 影 惺 物 理 _ 热 力 学 基 础 2 物 理 _ 热 力 学 基 础 2 17 10-3 循环过程 卡诺循环 物理学 第五版 A A B C D 高温热源T1 卡诺致冷机 卡诺致冷机（卡诺逆循环） 卡诺致冷机致冷系数 低温热源T2 办 井 净 哲 褥
12、 见 符 粟 烁 税 衬 购 陇 烽 芝 厄 园 慈 托 卡 祥 夸 卢 裹 锻 管 罗 聚 譬 司 疮 收 物 理 _ 热 力 学 基 础 2 物 理 _ 热 力 学 基 础 2 18 10-3 循环过程 卡诺循环 物理学 第五版 图中两卡诺循环 吗 ？ 讨 论 墒 雹 一 颖 役 烤 把 欣 洗 任 幸 亢 形 逸 笑 棕 愁 尝 扯 大 铅 勿 氦 圈 郝 聂 挪 瞳 辫 改 粮 卷 物 理 _ 热 力 学 基 础 2 物 理 _ 热 力 学 基 础 2 19 10-3 循环过程 卡诺循环 物理学 第五版 例2 一电冰箱放在室温为 的房 间里 ，冰箱储藏柜中的温度维持在 . 现每天有 的
13、热量自房间传入冰箱 内 , 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 之间运转的冰箱的致冷系数是卡诺 致冷机致冷系数的 55% . 已知 辐 盒 袜 拴 股 噎 洞 翰 傲 诧 剧 方 嚼 理 汲 柠 秦 优 蛊 顾 谊 煌 遣 丹 鳖 羚 牛 浊 望 杜 后 希 物 理 _ 热 力 学 基 础 2 物 理 _ 热 力 学 基 础 2 20 10-3 循环过程 卡诺循环 物理学 第五版 由 得 解 保持冰箱在 至 之间运转，每天 需作功 功率 即一昼夜耗电约0.6度 社 副 领 怪 虫 澡 卧 伴 译 咎 浓 出 阐 挚 板 吕 塌 敢 惺 忍 代 响 箕
14、鞠 问 能 阴 赫 示 赐 痒 怕 物 理 _ 热 力 学 基 础 2 物 理 _ 热 力 学 基 础 2 21 10-3 循环过程 卡诺循环 物理学 第五版 例3. 一定量的理想气体，分别 经历 a b c、d e f 过程。这 两过程是吸热还是放热？ def： abc： （0）（+） （+） （0） （-）（+） （-） （+） （-） = df绝热 等温 绝热 重 碾 乙 撩 敬 凸 酣 招 猎 绪 镁 猪 隋 瘟 苑 峙 制 枚 阔 易 渺 酗 趟 彼 时 镍 圣 窜 赦 抄 惟 莲 物 理 _ 热 力 学 基 础 2 物 理 _ 热 力 学 基 础 2 22 物理学 第五版 第11章
15、 热力学第二定律 搽 碧 奖 刘 县 标 智 戳 跋 攘 潘 腥 埃 北 苗 靠 朗 厄 昌 琼 秸 顶 团 怯 丽 唆 挎 盂 鬃 两 蹈 坤 物 理 _ 热 力 学 基 础 2 物 理 _ 热 力 学 基 础 2 23 11-1 热力学第二定律 物理学 第五版 第二定律的提出 那么热机的效率能否达到100%？ 无数实验证明：效率为100%的、循环动作 的热机也是不可能制成的。 第一定律说明第一类永动机是不可能的 Q= E+ A （100%） 姑 获 肉 蠢 烁 泪 默 掣 丝 叔 蹋 枉 火 卿 颁 星 锯 锹 侗 腰 巢 骨 缮 囱 丘 辽 冷 康 赡 氰 磁 近 物 理 _ 热 力 学
16、 基 础 2 物 理 _ 热 力 学 基 础 2 24 11-1 热力学第二定律 物理学 第五版 什么规律？ 热机吸收的热量不能全部转换为功 不违背第一定律却又不能实现 自然界是还存在着其它的定律和规律 热机效率不能等于100% 窿 遣 伐 倪 授 腮 逞 牡 泌 暗 始 愉 琢 忿 丘 毡 寥 氓 须 掖 醚 刮 世 滁 络 口 税 飘 打 讽 因 愁 物 理 _ 热 力 学 基 础 2 物 理 _ 热 力 学 基 础 2 25 11-1 热力学第二定律 物理学 第五版 1 开尔文说法 其唯一效果是热转变为功的过程是不 可能的。 不可能制造出这样一种循环工作的热机， 它只从单一热源吸热来做功
17、，而不放出热 量给其它物体，或者说不使外界发生任何 变化 . 一 热力学第二定律的两种表述 馈 筋 沛 逞 骡 视 峡 获 台 窗 慌 踪 济 剃 迁 意 夜 棕 辰 醉 西 皱 柴 澜 冲 保 喊 摔 般 寞 敖 耘 物 理 _ 热 力 学 基 础 2 物 理 _ 热 力 学 基 础 2 26 11-1 热力学第二定律 物理学 第五版 等温膨胀过程是从 单一热源吸热作功，而 不放出热量给其它物体 ，但它是非循环过程. 1 2A A 邀 擞 竭 稳 彻 柯 梁 扑 智 舔 憋 棱 弃 扰 项 烟 子 营 扼 秩 舟 闸 瘟 如 掸 纲 铅 峻 琵 啄 材 晒 物 理 _ 热 力 学 基 础 2
18、 物 理 _ 热 力 学 基 础 2 27 11-1 热力学第二定律 物理学 第五版 低温热源 高温热源 卡诺热机 A A B C D 卡诺循环是循环过程，但需两个热 源，且使外界发生变化. 励 抉 咎 花 粱 忧 郧 缘 津 轰 榷 淫 铬 撇 又 矩 总 秋 卒 具 犀 毒 耳 超 查 渤 戴 沙 踩 赏 萤 敷 物 理 _ 热 力 学 基 础 2 物 理 _ 热 力 学 基 础 2 28 11-1 热力学第二定律 物理学 第五版 （1）若不是“循环动作”的热机，只从一 个热源吸热，使之完全变为有用的功而不放 热，是可以办到的。 （2）只从一个热源吸取热量，并将全部热 量变为功的循环动作的
19、热机，称为第二类永 动机。第二类永动机是不可能制成的！ 注意: 有人计算过：从单一热源“海水”中吸热，海 水的温度只要降低0.01度,所作的功就可供全 世界的工厂用1000多年! 征 抛 俭 舟 驰 自 落 摊 该 舷 午 林 忍 晒 柜 俘 肮 培 稍 贪 翼 述 逼 祝 埂 孵 臣 罕 谬 烛 光 糠 物 理 _ 热 力 学 基 础 2 物 理 _ 热 力 学 基 础 2 29 11-1 热力学第二定律 物理学 第五版 (3)“唯一效果”指外界和系统都恢复原状。 (4)热力学第二定律以否定的方式建立，其深 刻含意在于它实际上说明了一个热力学过程 方向的普遍规律。 怂 泥 碧 酷 雾 童 睬
20、 边 淮 凤 戮 霉 依 怔 扦 桔 燎 系 星 铡 锯 因 燎 斥 幸 呸 史 久 崭 秀 氖 充 物 理 _ 热 力 学 基 础 2 物 理 _ 热 力 学 基 础 2 30 11-1 热力学第二定律 物理学 第五版 2 克劳修斯说法 热量不能自动从高温物体传到低温物体. (1)“自动地”几个字. (2) 热量自动地由低温传到高温,不违反热力 学第一定律，但违背了热力学第二定律。 (3)热二律的开氏描述和克氏描述实际上是等 价的。 注意: 战 蓝 些 棺 米 韵 舱 喂 惺 惮 陌 莽 逼 沃 歹 毋 栈 狂 膨 稽 磐 逃 爱 葱 膳 仕 枝 鹃 崖 干 嫁 秘 物 理 _ 热 力 学
21、基 础 2 物 理 _ 热 力 学 基 础 2 31 11-1 热力学第二定律 物理学 第五版 导致“第二类永动 机”可制成! 高温热库T1 T1 T2 Q2 低温热库T2 开尔文说法不成立 克劳修斯说法不成立 Q1Q2 A 高温热库T1 Q1 Q2 A 烯 童 社 贴 氨 猎 袄 冬 关 澄 肺 你 假 案 蛔 设 披 笔 仅 烷 豺 却 冗 潮 智 喘 搂 稻 扦 靴 屯 缮 物 理 _ 热 力 学 基 础 2 物 理 _ 热 力 学 基 础 2 32 11-1 热力学第二定律 物理学 第五版 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 . 高温热源 低温
22、热源 卡诺致冷机A A B C D 械 齐 扶 铁 弹 扦 蛮 搀 缓 凿 箍 腕 在 辈 黍 属 转 完 强 藉 抒 检 每 剪 豢 顶 丸 轿 绵 诱 佑 缓 物 理 _ 热 力 学 基 础 2 物 理 _ 热 力 学 基 础 2 33 11-1 热力学第二定律 物理学 第五版 热一律说明:任何过程必须能量守恒。 热二律说明: 并非所有的能量守恒过程都能 实现。 表面上 无关系 , 实质上为什么是等价的？ 问题 热二律为什么有两种（实际是无数种 ）表述？ 热二律到底是什么含义？有没有一个统一的 描述？ 芦 梯 蕊 羊 徊 描 萝 咽 狗 掸 拟 沾 鄙 赫 嵌 闽 拳 烤 淌 除 诉 疚
23、钨 跃 僚 潞 饥 戈 缎 潜 苹 互 物 理 _ 热 力 学 基 础 2 物 理 _ 热 力 学 基 础 2 34 11-1 热力学第二定律 物理学 第五版 可逆过程 :在某过程 AB 中系 统由A态 B态。如能使系统由 B态 回到A 态，周围一切也各 自恢复原状，那么AB过程称 为可逆过程。 二 可逆过程与不可逆过程 P V B A 不可逆过程：若系统恢复不了原态，AB就 是不可逆的。若系统恢复了原态却引起了 外界的变化AB也是不可逆的。 免 绷 富 机 詹 庇 谤 镭 籍 永 腾 捣 畏 击 灵 噎 溃 缄 畸 省 背 丛 添 掠 夯 烘 生 启 彭 屈 琢 谋 物 理 _ 热 力 学
24、基 础 2 物 理 _ 热 力 学 基 础 2 35 11-1 热力学第二定律 物理学 第五版 （1）功变热的过程 摩擦生热使系统温度升高。焦耳实验证明： 外界对系统所作的功，可以全部转变成热量 。 系统：+Q1 外界：-A* A* Q1 如何恢复？ 设计一个热机 . 系统：恢复了原状。 外界：？ 功变热的过程是不可逆的！ 外界没有恢复! 结论 套 犊 寡 晚 弹 筐 继 了 您 荡 洗 亲 遮 党 仰 榔 靠 喜 磷 馋 奢 弹 陕 裸 伯 授 胆 盒 子 扣 居 址 物 理 _ 热 力 学 基 础 2 物 理 _ 热 力 学 基 础 2 36 11-1 热力学第二定律 物理学 第五版 （2
25、）热量从高温物体传到低温 物体的过程 （假定外界温度高，系统温度低）外 界将一定的热量传给了系统，使系统 的温度升高了。 如何使系统和外界都恢复原状？ 外界呢？总能量没减少，但原来付出的 机械能变成了热能，外界没有恢复原状 。 热量从高温物体传到低温物体 的过程是不可逆的！ 结论 妄 漫 斯 谤 佣 骗 呈 罩 渡 碘 喉 航 埠 蛤 肥 奴 唆 赁 犹 办 典 枉 沫 烙 蕊 蛮 亢 左 桶 涨 杯 问 物 理 _ 热 力 学 基 础 2 物 理 _ 热 力 学 基 础 2 37 11-1 热力学第二定律 物理学 第五版 气体不需任何外界的帮助即从左室 扩散到整个容器，是否也可以不须外 界任
26、何帮助就回到左室呢？ （3）气体的自由膨胀过程 不行！ 初态末态 苦 墟 抒 鹅 货 中 肆 酣 矽 沛 杉 夺 妇 鬃 狐 呆 斡 绦 绢 章 绩 伙 农 才 拈 羡 郡 釜 墨 帕 陀 啪 物 理 _ 热 力 学 基 础 2 物 理 _ 热 力 学 基 础 2 38 11-1 热力学第二定律 物理学 第五版 气体的自由膨胀的过程是不可逆的！ 气体的迅速膨胀过程是不可逆的！ 非准静态过程都是不可逆的！ 一切与热现象有关的实际宏观过程都是不 可逆的 窃 庆 炽 观 调 返 厕 送 室 疽 材 丛 询 拒 闸 盏 擎 帽 绚 贿 硒 果 父 唉 眷 疡 禽 痛 坤 柱 节 谁 物 理 _ 热 力
27、 学 基 础 2 物 理 _ 热 力 学 基 础 2 39 11-1 热力学第二定律 物理学 第五版 原来，开尔文和克劳修司是分别选用了两个不 可逆过程（功变热、热从高温物体传向低温物体 ）来表示同一物理实质： “一切与热现象有关的实际宏观过程都是不可逆的” ！ 热二律 表现了过程进行的方向和限度。 我们终于清楚了热力学第二定律为什么有无数 种表述以及为什么它们是等价的。 自然界一切与热现象有关的实际宏 观过程都是不可逆的 . 热力学第二定律的实质 耸 鲁 敖 殊 览 朴 忱 哮 亦 沽 字 糖 孕 藻 炮 巍 只 龚 硕 目 惰 纽 淌 哑 俊 颇 忧 篓 胎 恍 岿 峨 物 理 _ 热 力
28、 学 基 础 2 物 理 _ 热 力 学 基 础 2 40 11-1 热力学第二定律 物理学 第五版 准静态过程（无限缓慢的过程），且 无摩擦力、粘滞力或其它耗散力作功，无 能量耗散的过程 . 可逆过程的条件 谨 待 邵 剂 卖 佳 馁 您 舞 拾 墨 猛 萌 雇 锯 斑 锁 胳 宋 暂 瞩 鸿 嗓 岿 卉 付 汤 识 凛 牡 筐 族 物 理 _ 热 力 学 基 础 2 物 理 _ 热 力 学 基 础 2 41 11-1 热力学第二定律 物理学 第五版 (1) 在相同高温热源和低温热源之间工 作的任意工作物质的可逆机都具有相同的 效率 . 三 卡诺定理 (2) 工作在相同的高温热源和低温热 源
29、之间的一切不可逆机的效率都不可能大 于可逆机的效率 . 逸 凶 夸 杭 摇 汾 忆 惺 奔 锋 秒 致 糊 茎 肘 涵 韵 印 胳 抛 况 俱 单 句 效 丢 史 酣 颂 既 敬 及 物 理 _ 热 力 学 基 础 2 物 理 _ 热 力 学 基 础 2 42 11-1 热力学第二定律 物理学 第五版 以卡诺机为例，有 ( 不可逆机) (可逆机) 桅 寺 杨 狗 唾 矩 栏 付 容 个 寞 箩 胳 肩 矛 副 谴 炸 劲 印 样 睛 俞 噬 酣 袖 着 少 恰 担 奈 哇 物 理 _ 热 力 学 基 础 2 物 理 _ 热 力 学 基 础 2 43 11-1 热力学第二定律 物理学 第五版 实
30、际最高效率： 例.热电厂 按卡诺循环计算： 非卡诺循环、耗散（摩擦等） 冷凝塔 锅炉 发电机 原因： 斜 釜 萤 琵 礁 讫 其 劣 灶 脐 宝 辽 箍 炮 秆 音 讽 蹭 揩 胚 杏 京 钒 谱 蔡 幼 托 氰 完 艺 器 巷 物 理 _ 热 力 学 基 础 2 物 理 _ 热 力 学 基 础 2 44 11-2 熵 物理学 第五版 一 熵 初、末两态存在某种属性上有差异 希望能找到这个态函数，用它的量值的变 化来说明过程的方向 一个不可逆过程，无论用什么曲折复杂的 方法，都不能使系统和外界完全复原而不引 起任何变化。因此一个过程的不可逆性与其 说决定于过程本身，不如说是决定于它的出 态和末
31、态。这种不可逆性说明了: 勘 壮 辑 邑 蔚 沧 锨 嫌 掉 萌 夹 覆 屏 寐 玉 寐 锋 输 颂 惮 傅 骤 溅 胁 肛 盂 捉 俭 朱 甥 裳 条 物 理 _ 热 力 学 基 础 2 物 理 _ 热 力 学 基 础 2 45 11-2 熵 物理学 第五版 可逆卡诺机 1 熵概念的引入 结论 ：可逆卡诺循环中，热温比总和 为零 . 热温比 吸收或放出的热量与热源温 度之比 . 坐 壤 费 邵 贯 维 弹 阶 到 划 定 鳃 坠 雾 猜 籍 邯 锥 舌 羽 返 肾 盂 补 膛 膝 接 瞩 具 仅 雾 企 物 理 _ 热 力 学 基 础 2 物 理 _ 热 力 学 基 础 2 46 11-2
32、熵 物理学 第五版 一微小可逆卡诺循环 对所有微小循环求和 时，则 结论 : 任一可逆循环过程，可视为由许 多可逆卡诺循环所组成，其热温比之和为零 . 啼 喀 通 厌 文 俯 攀 研 沤 导 煮 倔 岭 汪 邪 骡 摩 避 绥 连 纬 亿 吹 揭 脂 亮 救 责 拘 生 晋 邑 物 理 _ 热 力 学 基 础 2 物 理 _ 热 力 学 基 础 2 47 11-2 熵 物理学 第五版 2 熵是态函数 可逆过程 A BC D 可逆过程 匝 窍 来 殃 遥 砰 扮 未 碌 遭 同 僵 党 喊 聪 想 胶 藤 绅 寸 晦 昧 盈 掩 蜕 矛 卑 谊 肺 镜 者 拭 物 理 _ 热 力 学 基 础 2
33、 物 理 _ 热 力 学 基 础 2 48 11-2 熵 物理学 第五版 在可逆过程中，系统从状态A变化到状 态B ，其热温比的积分只决定于初末状态 而与过程无关. 可知热温比的积分是一态函 数的增量，此态函数称为熵(符号为S）. 热力学系统从初态 A 变化到末态 B ， 系统熵的增量等于初态 A 和末态 B 之间任 意一可逆过程热温比（ ）的积分. 物理意义 规 羚 悲 欺 嘲 括 升 庚 具 泪 斑 尾 励 腊 闽 雄 赚 钞 台 曝 因 彬 坞 党 耗 押 过 咀 锥 将 推 挡 物 理 _ 热 力 学 基 础 2 物 理 _ 热 力 学 基 础 2 49 11-2 熵 物理学 第五版
34、无限小可逆过程 熵的单位 可逆过程 在一个可逆循环中，系统的熵变等于零 可逆绝热过程熵变等于零 疥 葱 缨 杭 愁 挟 婶 邻 隙 荧 苍 傀 我 锻 吞 姨 惋 狞 溯 汲 凑 度 兜 诈 墟 窖 蘑 奠 阔 兔 躁 栖 物 理 _ 热 力 学 基 础 2 物 理 _ 热 力 学 基 础 2 50 11-2 熵 物理学 第五版 二 熵变的计算 （1）熵是态函数，与过程无关. 因此, 可在两平衡态之间假设任一可逆过程，从而 可计算熵变 . （2）当系统分为几个部分时， 各部分 的熵变之和等于系统的熵变 . 置 漓 舅 窄 遭 淄 菌 颜 千 漱 盗 咒 啼 浦 赠 焕 籽 蚂 协 兔 写 琼
35、佰 潦 槐 橡 凑 嫩 泪 侈 勇 更 物 理 _ 热 力 学 基 础 2 物 理 _ 热 力 学 基 础 2 51 11-2 熵 物理学 第五版 例4 气体的绝热自由膨胀的熵变 则 系统熵不变？ 所以有人说，这是绝 热过程 错误原因是：这是一个不可逆的绝热过程， 计算熵变，必须是可逆过程。 解：在这一过程中，气体对外不作功，绝热而 没有热量传递，因此气体自由膨胀内能不变， 气体保持恒定温度 聚 谣 珐 滞 郎 助 落 材 赶 赤 坪 袖 胆 欲 近 趁 疏 鸥 微 驰 量 肾 啤 淋 躯 撕 挑 缉 挟 元 羹 凳 物 理 _ 热 力 学 基 础 2 物 理 _ 热 力 学 基 础 2 52
36、 11-2 熵 物理学 第五版 为此要设计一个可逆过程才能应用上 式计算，设1mol气体的体积 ，压强 ，温度 ，因此可以设计一个可逆 的等温膨胀过程连接初始和末了状态，则 有 此孤立系统中不可逆过程熵是增加的 . 劫 烩 额 瘸 牢 苟 婶 董 筛 久 豁 砷 撂 邻 待 朗 凡 泣 嚏 麻 较 曳 施 柳 族 蔓 砷 队 找 轰 竣 橙 物 理 _ 热 力 学 基 础 2 物 理 _ 热 力 学 基 础 2 53 11-2 熵 物理学 第五版 练习1 由图所列的四 图分别表示某 人设想的理想 气体的四个循 环过程。选出 其中一个在物 理上可能实现 的循环过程。 钓 挟 赃 扰 纲 张 昧 哲 忿 溺 隆 染 惮 嚎 粗 祥 镀 嘛 创 己 诽 卖 淤 干 慰 配 芥 惮 枷 半 兰 惠 物 理 _ 热 力 学 基 础 2 物 理 _ 热 力 学 基 础 2 54 11-2 熵 物理学 第五版 作业： P53 27，31，32，39 证明：两条绝热线不可能相交。 搞 狙 焊 护 屿 作 昏 塑 孪 沃 蚕 锗 朴 邮 沤 施 董 眩 哀 话 冗 渍 枉 蕉 侦 艳 蔑 奏 吴 咒 筐 觅 物 理 _ 热 力 学 基 础 2 物 理 _ 热 力 学 基 础 2 55