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1、2020/8/1,第二章,2020/8/1, 2.1自發(fā)變化的共同特征,自發(fā)變化 無需借助外力，可以自動進行，這種變化稱為自發(fā)變化。,自發(fā)變化的共同特征不可逆性 任何自發(fā)變化的逆過程是不能自動進行的。例如：,(1) 焦耳熱功當(dāng)量中功自動轉(zhuǎn)變成熱；,(2) 氣體向真空膨脹；,(3) 熱量從高溫物體傳入低溫物體；,(4)濃度不等的溶液混合均勻；,(5)鋅片與硫酸銅的置換反應(yīng)等，,它們的逆過程都不能自動進行。當(dāng)借助外力，體系恢復(fù)原狀后，會給環(huán)境留下不可磨滅的影響。,2020/8/1, 2.2 熱力學(xué)第二定律（The Second Law of Thermodynamics）,克勞修斯（Clausiu
2、s）的說法：“不可能把熱從低溫物體傳到高溫物體，而不引起其它變化?！?開爾文（Kelvin）的說法：“不可能從單一熱源取出熱使之完全變?yōu)楣?，而不發(fā)生其它的變化。” 后來被奧斯特瓦德(Ostward)表述為：“第二類永動機是不可能造成的”。,第二類永動機：從單一熱源吸熱使之完全變?yōu)楣Χ涣粝氯魏斡绊憽?2020/8/1, 23卡諾循環(huán)與卡諾定理,卡諾循環(huán),熱機效率,冷凍系數(shù),卡諾定理,2020/8/1,一. 卡諾循環(huán)（Carnot cycle）,1824 年，法國工程師N.L.S.Carnot (17961832)設(shè)計了一個循環(huán)，以理想氣體為工作物質(zhì)，從高溫 熱源吸收 的熱量，一部分通過理想熱機
3、用來對外做功W，另一部分 的熱量放給低溫 熱源。這種循環(huán)稱為卡諾循環(huán)。,N.L.S.Carnot,2020/8/1,理想氣體(物質(zhì)的量為n)的卡諾循環(huán)在pV圖上可以分為四步：,步驟1：等溫 可逆膨脹由 到,所作功如AB曲線下的面積所示。,2020/8/1,2020/8/1,步驟2：絕熱可逆膨脹由 到,所作功如BC曲線下的面積所示。,2020/8/1,2020/8/1,步驟3：等溫(TC)可逆壓縮由 到,環(huán)境對體系所作功如DC曲線下的面積所示,2020/8/1,2020/8/1,步驟4：絕熱可逆壓縮由 到,環(huán)境對體系所作的功如DA曲線下的面積所示。,2020/8/1,2020/8/1,整個循
4、環(huán)過程：,是體系所吸的熱，為正值，,是體系放出的熱，為負(fù)值。,即ABCD曲線所圍面積為 熱機所作的功的負(fù)值。,2020/8/1,2020/8/1,步驟2：,步驟4：,相除得,根據(jù)絕熱可逆過程方程式,2020/8/1,二.熱機效率(efficiency of the engine ),任何熱機從高溫 熱源吸熱 ,一部分轉(zhuǎn)化為功W,另一部分 傳給低溫 熱源.將熱機所作的功與所吸的熱之比值稱為熱機效率,或稱為熱機轉(zhuǎn)換系數(shù)，用 表示。,或,2020/8/1,從卡諾循環(huán)得到的結(jié)論,或：,即卡諾循環(huán)中，熱效應(yīng)與溫度商值的加和等于零。,2020/8/1,三.冷凍系數(shù),如果將卡諾機倒開,就變成了致冷機.這時環(huán)境對體系做功W,體系從低溫 熱源吸熱 ,而放給高溫 熱源 的熱量，將所吸的熱與所作的功之比值稱為冷凍系數(shù)，用 表示。,式中W表示環(huán)境對體系所作的功。,
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