08 第三篇 热学 第八章 热力学基础.pptx

第1页：本章教学内容与教学基本要求

开尔文克劳修斯第八章热力学基础卡诺

第2页：热力学第一定律在理想气体等值过程中的应用

§8.1内能功和热量准静态过程§8.2热力学第一定律§8.3热力学第一定律在理想气体等值过程中的应用§8.4绝热过程§8.5循环过程卡诺循环§8.6热力学第二定律卡诺定理第八章热力学基础本章教学内容

第3页：本章教学基本要求

一掌握功和热量的概念。理解准静态过程。二掌握热力学第一定律。能分析、计算理想气体等值绝热过程的问题和循环效率.三了解可逆过程和不可逆过程。了解热力学第二定律的意义。◆本章教学基本要求

第4页：本章教学思路

◆教学思路在介绍气体的内能、功和热量和准静态过程的基础上，介绍热力学第一定律；然后介绍热力学第一定律在三个等值过程和绝热过程中的应用。介绍循环过程，循环效率和制冷系数后，介绍热力学第二定律。在介绍可逆过程与不可逆过程的基础上，介绍卡诺循环，卡诺定理。最后简单介绍热力学第二定律的统计意义。

第5页：内能、功和热量与准静态过程

当热力学系统在外界影响下，从一个状态到另一个状态的变化过程，称为热力学过程，简称过程。一.准静态过程非静态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。不受外界影响时，系统的宏观性质不随时间改变。举例1：外界对系统做功u无限缓慢压缩过程非平衡态到平衡态的过渡时间，即弛豫时间.§8.1内能功和热量准静态过程准静态过程：◆热力学过程◆平衡态：◆过程：◆弛豫时间：

第6页：准静态过程

一.准静态过程（若系统状态发生变化的时间远远大于弛豫时间，则可近似看作准静态过程。）VPo等温过程等容过程等压过程循环过程p－V图上，一点代表一个平衡态;一条连续曲线代表一个准静态过程;这条曲线的方程称为过程方程.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。举例1：外界对系统做功u无限缓慢压缩过程非平衡态到平衡态的过渡时间，即弛豫时间.准静态过程：◆弛豫时间：

第7页：准静态过程气体对外界做功二.准静态过程

•准静态过程气体对外界做功二.准静态过程的功摩擦升温(机械功)电加热(电功)•功是过程量当活塞移动微小位移dl时，系统对外界所作的元功为：1、体积功的计算（若系统状态发生变化的时间远远大于弛豫时间，则可近似看作准静态过程。）VPo等温过程等容过程等压过程循环过程p－V图上，一点代表一个平衡态;一条连续曲线代表一个准静态过程;这条曲线的方程称为过程方程.

第8页：系统对外界作总功

二.功系统体积由V1变为V2，系统对外界作总功为：外界对系统作功准静态过程•准静态过程气体对外界做功二.准静态过程的功摩擦升温(机械功)电加热(电功)•功是过程量当活塞移动微小位移dl时，系统对外界所作的元功为：1、体积功的计算

第9页：系统对外界作总功（续）

系统体积由V1变为V2，系统对外界作总功为：外界对系统作功准静态过程2、体积功的图示由积分意义可知，功的大小等于p—V图上过程曲线p(V)下的面积。比较a, b过程可知,功的数值不仅与初态和末态有关，

第10页：而且还依赖于所经历的中间状态

而且还依赖于所经历的中间状态，功与过程的路径有关。——功是过程量1.热量正负：>0,系统从外界吸热三.准静态过程中热量的计算总热量(与过程有关)<0,系统向外界放热作功与传热均可使系统状态发生变化.2.热功的等效性热功当量:1cal=4.18J2、体积功的图示由积分意义可知，功的大小等于p—V图上过程曲线p(V)下的面积。比较a, b过程可知,功的数值不仅与初态和末态有关，

第11页：热量不是状态的函数,是过程量.)

(热量不是状态的函数,是过程量.)Cm(摩尔热容)：1mol物质温度升高1K所吸收的热量。b.利用热力学第一定律a.热容法3.计算:而且还依赖于所经历的中间状态，功与过程的路径有关。——功是过程量1.热量正负：>0,系统从外界吸热三.准静态过程中热量的计算总热量(与过程有关)<0,系统向外界放热作功与传热均可使系统状态发生变化.2.热功的等效性热功当量:1cal=4.18J

第12页：热力学第一定律

一.内能表征与作功和传热有关的系统状态的物理量叫内能.用E表示.气体状态变化时,内能变化.E只由始末状态决定,与过程无关.系统的内能仅是系统状态的单值函数,E=E(T,V)理想气体的内能仅是温度的函数E=RTi2MmolM§8.2热力学第一定律某一过程，系统从外界吸热Q，对外界做功W，系统内能从初始态E1变为E2，则由能量守恒：对无限小过程：二.热力学第一定律对气体系统ϖ几点说明:

第13页：不消耗任何能量而不断对外作功的机器)是不

131.热力学第一定律的另类表述:第一类永动机(不消耗任何能量而不断对外作功的机器)是不可能造成的.3.功与热的转换要通过物质才能完成.2.热力学第一定律是包括热现象在内的能量守恒定律。4.热一定律中的符号规定:Q>0,系统从外界吸热;W>0,系统对外作功;ΔE>0,系统内能增加。某一过程，系统从外界吸热Q，对外界做功W，系统内能从初始态E1变为E2，则由能量守恒：对无限小过程：二.热力学第一定律对气体系统ϖ几点说明:

第14页：讨论：气体向真空自由膨胀水气体真空阀门水

ϖ讨论：气体向真空自由膨胀水气体真空阀门水打开阀门,水温一直不变,问: 1）气体吸/放热？2）气体温度？3）气体内能？4）气体做功？1.热力学第一定律的另类表述:第一类永动机(不消耗任何能量而不断对外作功的机器)是不可能造成的.3.功与热的转换要通过物质才能完成.2.热力学第一定律是包括热现象在内的能量守恒定律。4.热一定律中的符号规定:Q > 0,系统从外界吸热;W >0,系统对外作功;ΔE > 0,系统内能增加。

第15页：热力学第一定律在等值过程中的应用

151、比热容c:单位质量的物质温度升高1K时吸收的热量.单位：J/kg· K一.气体的摩尔热容量1mol理想气体温度升高1K所吸收的热量.单位:J/mol· KCm=Mmolc2、摩尔热容Cm:§8.3热力学第一定律在理想气体等值过程中的应用体积不变下的摩尔热容量.3.定体摩尔热容CV:4.定压摩尔热容Cp:1mol理想气体在等压过程中温度升高10C所吸收的热量5.比热容比(绝热系数)

第16页：热力学第一定律在理想

二.热力学第一定律在理想(一)等体过程过程特征:V=常量作功:dWV= 0热量与内能:dQV= dE气体等值过程中的应用VVp1pOp2pTOdQ=CVdT为过程量体积不变下的摩尔热容量.3.定体摩尔热容CV:4.定压摩尔热容Cp:1mol理想气体在等压过程中温度升高10C所吸收的热量5.比热容比(绝热系数)

第17页：可由实验和理论计算由理想气体等体过程吸收

内能的变化CV可由实验和理论计算由理想气体等体过程吸收的热量:二.热力学第一定律在理想(一)等体过程气体等值过程中的应用VVp1pOp2pTOdQ=CVdT为过程量过程特征:V=常量作功:dWV= 0热量与内能:dQV= dE

第18页：等压过程过程特征:

(二)等压过程过程特征:dp= 0,p=常量过程的功:或OVpWpVTOV1V2A(p,V1)B(p,V2)p内能(对任何过程都成立)内能的变化CV可由实验和理论计算由理想气体等体过程吸收的热量:

第19页：迈耶公式得：单原子理想气体

或热量:或—迈耶公式得：单原子理想气体,(绝热系数)>1比热容比◆(二)等压过程过程特征:dp= 0,p=常量过程的功:或OVpWpVTOV1V2A(p,V1)B(p,V2)p内能(对任何过程都成立)

第20页：说明：经典理论有缺陷，需量子理论

(三)等温过程dT= 0,dE=0过程特征:过程方程:T =恒量,pV=恒量※说明:经典理论有缺陷，需量子理论。低温时，只有平动，i=3；常温时，转动被激发，i=3+2=5；i=3+2+2=7。高温时，振动也被激发，刚性双原子理想气体或热量:或—迈耶公式得：单原子理想气体,(绝热系数)>1比热容比

第21页：双曲线过程的功:

由p1p2V1V2双曲线过程的功:◆(三)等温过程dT= 0,dE=0过程特征:过程方程:T =恒量,pV=恒量※说明:经典理论有缺陷，需量子理论。低温时，只有平动，i=3；常温时，转动被激发，i=3+2=5；i=3+2+2=7。高温时，振动也被激发，刚性双原子理想气体

第22页：得等温过程中系统从外界吸收的热量全部用

由p1V1=p1V2由dE=0,得等温过程中系统从外界吸收的热量全部用于系统对外作功,不论吸收多少热量，温度都不会升高。热量:◆由p1p2V1V2双曲线过程的功:

第23页：一热力学系统由如图状态a沿

一热力学系统由如图状态a沿acb过程到达状态b时,吸热560J,对外做功356J.(1)如它沿adb过程到达状态b时,对外做功220J,求它吸收的热量;(2)当它由状态b沿曲线ba返回状态a时,外界做功282J,求它吸收的热量。是吸热,还是放热?abcdOpV由p1V1=p1V2由dE=0,得等温过程中系统从外界吸收的热量全部用于系统对外作功,不论吸收多少热量，温度都不会升高。热量:◆例1

第24页：一热力学系统由如图状态a沿（续）

解：过程acb：Q1=Eb–Ea+A1=ΔEba+A1ΔEba=Q1–A1=560–356=204J(1)过程adbQ2=Eb–Ea+A2=ΔEba+A2=204+220=424J是放热486J=–204–282=–486J(2)曲线过程baQ3=Ea–Eb+A3=–ΔEba+A3一热力学系统由如图状态a沿acb过程到达状态b时,吸热560J,对外做功356J.(1)如它沿adb过程到达状态b时,对外做功220J,求它吸收的热量;(2)当它由状态b沿曲线ba返回状态a时,外界做功282J,求它吸收的热量。是吸热,还是放热?abcdOpV例1

第25页：先求各状态参量

解：先求各状态参量OpV·1V1p1M=2.8×10－3kg·2p2p2=3atm·3V3p3=1atm4·V4V4=V3/2,2 3是等温，求整个过程的ΔE, W, Q.p1=1atmT1=300K已知氮气(N2 ):解：过程acb：Q1=Eb–Ea+A1=ΔEba+A1ΔEba=Q1–A1=560–356=204J(1)过程adbQ2=Eb–Ea+A2=ΔEba+A2=204+220=424J是放热486J=–204–282=–486J(2)曲线过程baQ3=Ea–Eb+A3=–ΔEba+A3例2

第26页：先计算分过程的ΔE,Q

,先计算分过程的ΔE,Q,W1→2等体过程:,W12= 0Q12=E12= 0.1Cv(T2-T1)= 1248J解：先求各状态参量OpV·1V1p1M=2.8×10－3kg·2p2p2=3atm·3V3p3=1atm4·V4V4=V3/2,2 3是等温，求整个过程的ΔE, W, Q.p1=1atmT1=300K已知氮气(N2 ):例2

第27页：等温过程

272→3等温过程:ΔE=0OpV·1V1p1p1=1atmT1=300K·2p2p2=3atm·3V3p3=1atm4·V43→4等压过程:,先计算分过程的ΔE,Q,W1→2等体过程:,W12= 0Q12=E12= 0.1Cv(T2-T1)= 1248J

第28页：全过程功与内能的计算

全过程：W =W12+W23+W34= 449JQ = Q12+Q23+Q34= 761JΔE = Q－W = 312J或ΔE=νCV(T4－T1)=312J2→3等温过程:ΔE=0OpV·1V1p1p1=1atmT1=300K·2p2p2=3atm·3V3p3=1atm4·V43→4等压过程:

第29页：绝热过程

V1V2p1p2绝热壁p§8.4绝热过程过程特征◆绝热过程方程由两边微分:又或即功与内能

第30页：或又由由有则

• 积分:或又由由有则：------绝热过程方程pV/T=恒量---
• ①----
• ②
• ①÷
• ②
• ②γ÷
• ①•绝热过程功的另一形式：◆绝热过程方程由两边微分:又或即功与内能

第31页：绝热线和等温线的比较·

• (1)从曲线的斜率看等温:•绝热线和等温线的比较·V1·V2绝热线等温线CBApV◆积分:或又由由有则：------绝热过程方程pV/T=恒量---
• ①----
• ②
• ①÷
• ②
• ②γ÷
• ①

第32页：绝热过程压强下降更多

绝热:(2)从物理上看:当两者体积膨胀相同,绝热过程压强下降更多。•可见两者斜率都为负.•γ> 1,绝热曲线更陡.(1)从曲线的斜率看等温:•绝热线和等温线的比较·V1·V2绝热线等温线CBApV

第33页：体积变大而使分子数密度减小

等温过程:温度不变,内能不变,体积变大而使分子数密度减小，从而压强降低.绝热过程:温度降低,内能变小,分子运动动能变小;而体积变大,分子数密度减小,两因素使压强降得更多.绝热:(2)从物理上看:当两者体积膨胀相同,绝热过程压强下降更多。•可见两者斜率都为负.•γ> 1,绝热曲线更陡.·V1·V2绝热线等温线CBApV

第34页：把氢气压缩为原来体积的1

设有5mol的氢气,最初的压强为1.013×105Pa,温度为200C,求下列过程中,把氢气压缩为原来体积的1/10需要作的功.(1)等温过程;(2)绝热过程;(3)经这两过程后,气体的压强各为多少?2p22V1=V2=V1/101p1p2V2P等温过程:温度不变,内能不变,体积变大而使分子数密度减小，从而压强降低.绝热过程:温度降低,内能变小,分子运动动能变小;而体积变大,分子数密度减小,两因素使压强降得更多.·V1·V2绝热线等温线CBApV例1

第35页：最初的压强为1.

解:(1)等温过程1→2(2)绝热过程1→2=-4.60·104J设有5mol的氢气,最初的压强为1.013×105Pa,温度为200C,求下列过程中,把氢气压缩为原来体积的1/10需要作的功.(1)等温过程;(2)绝热过程;(3)经这两过程后,气体的压强各为多少?2p22V1=V2=V1/101p1p2V2P例1

第36页：求把单位质量的水汽化时

(3)压强2V1=V2=V1/101p1p2V2P2p2(2)绝热过程1→2=-4.60·104J已知活塞的压强1.013·105pa,开始活塞与水面接触,热源升温到100ºC,求把单位质量的水汽化时,水的内能改变?水的汽化热例2

第37页：水蒸气水良导体

p水蒸气水良导体100ºC热源解:质量为m的水汽化时需热量:Q = mL质量为m的水汽化后,水蒸气推动活塞,系统的体积膨胀：气体作功(3)压强已知活塞的压强1.013·105pa,开始活塞与水面接触,热源升温到100ºC,求把单位质量的水汽化时,水的内能改变?水的汽化热例2

第38页：注意：水汽化时温度不变，但内能发生了变化

故=2.09·106J·kg-1ϖ注意:水汽化时温度不变，但内能发生了变化。水的内能改变:p水蒸气水良导体100ºC热源解:质量为m的水汽化时需热量:Q = mL质量为m的水汽化后,水蒸气推动活塞,系统的体积膨胀：气体作功

第39页：绝热自由膨涨过程一绝热容器

绝热自由膨涨过程一绝热容器,真空与理想气体各半,去隔板，气体绝热自由膨涨-----非准静态过程,不能用pV图表示.Q=0，因绝热ΔE=0.（对理想气体ΔT=0.)因自由膨涨,无阻力，A=0故=2.09·106J·kg-1ϖ注意:水汽化时温度不变，但内能发生了变化。水的内能改变:讨论

第40页：循环过程与卡诺循环

一.循环过程1定义:系统经过一系列状态变化过程以后,又回到原来的状态的过程叫做热力学循环过程,简称循环.2.循环过程的特点:pVabcd循环工作的物质称为工作物质，简称工质。ΔE=0若循环的每一阶段都是准静态过程，则此循环可用p-V图上的一条闭合曲线表示。§8.5循环过程卡诺循环净功A=曲线所围面积(只讨论准静态循环过程.)沿顺时针方向进行的循环称为正循环。沿逆时针方向进行的循环称为逆循环。二.热机及正循环1.吸热过程吸热Q12.放热过程放热Q2Q1,Q2取绝对值热机:通过工质使热量不断转换为功的机器。

第41页：系统对外作功效率与工作物质无关

吸热Q1放热Q2W高温热库T1低温热库T2工质4.热机效率A=Q1–Q23.系统对外作功效率与工作物质无关！净功A=曲线所围面积(只讨论准静态循环过程.)沿顺时针方向进行的循环称为正循环。沿逆时针方向进行的循环称为逆循环。二.热机及正循环1.吸热过程吸热Q12.放热过程放热Q2Q1,Q2取绝对值热机:通过工质使热量不断转换为功的机器。

第42页：绝热绝热工质为燃料与空气的混合物

奥托循环:绝热绝热工质为燃料与空气的混合物，利用燃料的燃烧热产生巨大压力而作功。三.致冷机及逆循环工作特点:外界对系统作功W,系统从低温热源吸收热量Q2,向高温热源放热Q1吸热Q1放热Q2W高温热库T1低温热库T2工质4.热机效率A=Q1–Q23.系统对外作功效率与工作物质无关！

第43页：绝热绝热工质为燃料与空气的混合物（续）

Q1Q2W高温热库T1低温热库T2工质Q1Q2WVp逆循环奥托循环:绝热绝热工质为燃料与空气的混合物，利用燃料的燃烧热产生巨大压力而作功。三.致冷机及逆循环工作特点:外界对系统作功W,系统从低温热源吸收热量Q2,向高温热源放热Q11.从低温热源吸热Q2工质对外作负功

第44页：向高温热源放热

442.向高温热源放热Q1（Q1,Q2都取绝对值）.W=Q1–Q23.外界对系统作功4.致冷系数5.热泵原理=致冷机工作原理（与工作物质无关）电冰箱Q1Q2W高温热库T1低温热库T2工质Q1Q2WVp逆循环1.从低温热源吸热Q2工质对外作负功

第45页：吸热膨胀解:

ab过程,等温:ΔE=0吸热膨胀解:=3.15·103JV(l)P(atm)abc22.444.812等温过程求1mol氧气在如图循环过程中的效率例12.向高温热源放热Q1（Q1,Q2都取绝对值）.W=Q1–Q23.外界对系统作功4.致冷系数5.热泵原理=致冷机工作原理（与工作物质无关）电冰箱

第46页：为等压过程

bc为等压过程W2=pc(Vc–Vb)=-2.27·103J=-7.95·103Jca为等体过程W3= 0=5.675·103J放热压缩吸热ab过程,等温:ΔE=0吸热膨胀解:=3.15·103JV(l)P(atm)abc22.444.812等温过程求1mol氧气在如图循环过程中的效率例1

第47页：为等体过程

总过程:吸热Q1= Qab+ Qca放热Q2=|Qbc|=7.95·103J=8.825·103Jca为等体过程W3= 0=5.675·103J吸热V(l)P(atm)abc22.444.812等温过程作功W=W1+W2+W3效率或=0.88·103J

第48页：以理想气体为例讨论：设工作物质为理想气体

四.卡诺循环两个等温,两个绝热过程.卡诺循环对工作物质没有规定.以理想气体为例讨论：设工作物质为理想气体,只和两个恒温热库T1和T2交换热量.总过程:吸热Q1= Qab+ Qca放热Q2=|Qbc|=7.95·103J=8.825·103J作功W=W1+W2+W3效率或=0.88·103J

第49页：卡诺循环两个等温,两个绝热过程.卡诺循环

Q1Q2W高温热库T1低温热库T2工质卡诺热机PVQ1Q2WT1T24123四.卡诺循环两个等温,两个绝热过程.卡诺循环对工作物质没有规定.以理想气体为例讨论：设工作物质为理想气体,只和两个恒温热库T1和T2交换热量.等温膨胀过程吸热卡诺热机循环效率

第50页：利用绝热过程方程等温膨胀过程吸热卡诺热机

等温压缩过程放热（这里Q取正值）两次绝热过程：Q = 0利用绝热过程方程等温膨胀过程吸热卡诺热机循环效率PVQ1Q2WT1T24123卡诺热机◆卡诺循环效率：有:

第51页：卡诺循环的效率只与两热源的温度

(1)卡诺循环的效率只与两热源的温度T1,T2有关,与循环的面积无关;与工作物质无关。(2)循环必须两个热源,一个热源不行;(3)提高效率的途径:升高T1(或降低T2).（4）卡诺循环效率η<1（5）在相同高温热源和低温热源之间工作的一切热机中，卡诺循环的效率最高。两次绝热过程：Q = 0利用绝热过程方程◆卡诺循环效率：有:说明：

第52页：卡诺循环的效率只与两热源的温度（续）

Q1Q2W高温热库T1低温热库T2工质PVT1T2Q1Q2W1432卡诺致冷机◆(1)卡诺循环的效率只与两热源的温度T1,T2有关,与循环的面积无关;与工作物质无关。(2)循环必须两个热源,一个热源不行;(3)提高效率的途径:升高T1(或降低T2).（4）卡诺循环效率η<1（5）在相同高温热源和低温热源之间工作的一切热机中，卡诺循环的效率最高。说明：

第53页：卡诺热泵的致热系数1.致冷系数等温膨胀

532.卡诺热泵的致热系数1.致冷系数等温膨胀(4→3)吸热Q2等温压缩(2→1)放热Q1Q2=νRT2ln(V3/V4)Q1=νRT1ln(V2/V1)e'T1–T2T1=e=Q1–Q2Q2致冷系数◆PVT1T2Q1Q2W1432•卡诺致冷机

第54页：空气标准奥托循环为理想四冲程内燃机循环

如图,空气标准奥托循环为理想四冲程内燃机循环.ea等压吸气,ab绝热压缩,bc等容爆炸,cd绝热作功,da打开排气孔,压强突然降下来(近似等容),ae等压排气。求η.VpabcdeV1V22.卡诺热泵的致热系数e'T1–T2T1=e=Q1–Q2Q2致冷系数◆例2

第55页：等容爆炸吸热绝热线

Q1=νCV(Tc–Tb)da等容降压Q2=νCV(Td–Ta)解:bc等容爆炸吸热绝热线abV2γ–1Tb=V1γ–1Ta绝热线cdV2γ–1Tc=V1γ–1Td如图,空气标准奥托循环为理想四冲程内燃机循环.ea等压吸气,ab绝热压缩,bc等容爆炸,cd绝热作功,da打开排气孔,压强突然降下来(近似等容),ae等压排气。求η.VpabcdeV1V2例2

第56页：一般不能大于7.)取r

ϖ压缩比r=(V1/V2)(一般不能大于7.)取r=7,γ=1.4,可得η=55（实际只有25左右.）η=1–(V2/V1)γ–1故V2γ–1(Tc–Tb)=V1γ–1(Td–Ta)绝热线abV2γ–1Tb=V1γ–1Ta绝热线cdV2γ–1Tc=V1γ–1TdVpabcdeV1V2

第57页：一般不能大于7.)取r（续）

TVOabcϖ压缩比r =(V1/V2)(一般不能大于7.)取r=7,γ=1.4,可得η=55（实际只有25左右.）η=1–(V2/V1)γ–1故V2γ–1(Tc–Tb)=V1γ–1(Td–Ta)如图为某循环过程的TV图,工作物质为理想气体,CV和γ均已知,且为常量.已知状态a(T1,V1)和状态b(T1,V2).ca绝热过程.(2)循环的效率.求:(1)c点的温度;例3

第58页：等温膨胀吸热(3)

解:(1)绝热线caV1γ–1T1=V2γ–1TcTc=T1(V1/V2)γ–1(2) ab等温膨胀吸热(3) bc等体降温放热Q2=νCV(T1–Tc)效率TVOabc如图为某循环过程的TV图,工作物质为理想气体,CV和γ均已知,且为常量.已知状态a(T1,V1)和状态b(T1,V2).ca绝热过程.(2)循环的效率.求:(1)c点的温度;例3

第59页：等温膨胀吸热(3)（续）

(2) ab等温膨胀吸热(3) bc等体降温放热Q2=νCV(T1–Tc)效率TVOabc从T-V图变换到p-V图如上示。pVOabc

第60页：热力学第二定律

一.自然过程进行的方向性摩擦变热的过程是有方向性的。或：热不能自动转化为功.或:唯一效果使热全部变成功的过程是不可能的.热转化为功是可能的,但不是自动.如等温膨胀,工作物质是将从外界获得的热量全部变为功,但工作物质的体积发生变化.§8.6热力学第二定律卡诺定理要使热不断地转化为功,必须浪费一部分热量,即:热机的效率不可能100.热量不能自动地由低温物体传向高温物体。----热传导是有方向性的。•气体的绝热自由膨胀功热转换◆热传导

第61页：气体可以自动地从小体积向大范围膨胀

气体可以自动地从小体积向大范围膨胀,但不可能自动地从大范围向小体积收缩.……是有方向性的。1.可逆过程与不可逆过程(1)可逆过程其逆过程能使一切恢复原状的过程.例如:真空中的单摆；无摩擦耗散的准静态过程.(2)不可逆过程其逆过程不能使一切要使热不断地转化为功,必须浪费一部分热量,即:热机的效率不可能100.热量不能自动地由低温物体传向高温物体。----热传导是有方向性的。•气体的绝热自由膨胀热传导

第62页：自然过程的方向性非平衡态到平衡态的过程

• 恢复原状的过程.例如:自然界的一切自发过程都是不可逆的
• 2.自然过程的方向性非平衡态到平衡态的过程是不可逆的。一切与热现象有关的实际宏观过程都是不可逆的.3.不可逆过程的相互依存性从一种不可逆性可以导出另一种不可逆性.说明:a.可逆过程产生的影响在逆过程中可完全消除;气体可以自动地从小体积向大范围膨胀,但不可能自动地从大范围向小体积收缩.……是有方向性的
• 1.可逆过程与不可逆过程(1)可逆过程其逆过程能使一切恢复原状的过程.例如:真空中的单摆；无摩擦耗散的准静态过程.(2)不可逆过程其逆过程不能使一切

第63页：不可逆过程不能理解为系统不能回到初态

b.不可逆过程不能理解为系统不能回到初态,而是消除不了对外界的影响.d.各种不可逆性之间存在内在联系,即由一种不可逆性可证明另一种不可逆性.c.不可逆过程必包含以下因素:一平衡未满足;存在耗散因素.e.一切与热现象有关的实际宏观过程都是不可逆的.恢复原状的过程.例如:自然界的一切自发过程都是不可逆的。2.自然过程的方向性非平衡态到平衡态的过程是不可逆的。一切与热现象有关的实际宏观过程都是不可逆的.3.不可逆过程的相互依存性从一种不可逆性可以导出另一种不可逆性.说明:a.可逆过程产生的影响在逆过程中可完全消除;

第64页：不可逆过程实例气体向真空的自由膨胀不可逆

可逆过程的条件:无摩擦(无粘滞或无其它耗散效应);准静态过程.•不可逆过程实例气体向真空的自由膨胀不可逆;扩散过程不可逆;热传导不可逆;热功转换不可逆.二.热力学第二定律（描述自然宏观过程按一定方向进行的规律）◆b.不可逆过程不能理解为系统不能回到初态,而是消除不了对外界的影响.d.各种不可逆性之间存在内在联系,即由一种不可逆性可证明另一种不可逆性.c.不可逆过程必包含以下因素:一平衡未满足;存在耗散因素.e.一切与热现象有关的实际宏观过程都是不可逆的.

第65页：热不可能自动地从低温物体向高温物体传递

(1)克劳修斯表述(从热传递的方向性)热不可能自动地从低温物体向高温物体传递.定律的两种表述(2)开尔文表述(从热功转换的方向性)◆不可能制成一循环动作的热机,只从单一温度热源吸热,使其全部变为有用功而不引起其他变化.可逆过程的条件:无摩擦(无粘滞或无其它耗散效应);准静态过程.•不可逆过程实例气体向真空的自由膨胀不可逆;扩散过程不可逆;热传导不可逆;热功转换不可逆.二.热力学第二定律（描述自然宏观过程按一定方向进行的规律）

第66页：热力学第二定律表明遵守热一定律的过程并非

简单地说:单一热源的热机是不可能制成的.或第二类永动机是不可能实现的.☆热力学第二定律表明遵守热一定律的过程并非都能实现,故它是独立于热力学第一定律的。☆热力学第二定律的两种表述具有等价性.说明(1)克劳修斯表述(从热传递的方向性)热不可能自动地从低温物体向高温物体传递.定律的两种表述(2)开尔文表述(从热功转换的方向性)◆不可能制成一循环动作的热机,只从单一温度热源吸热,使其全部变为有用功而不引起其他变化.

第67页：热力学第二定律表明遵守热一定律的过程并非

简单地说:单一热源的热机是不可能制成的.或第二类永动机是不可能实现的.☆热力学第二定律表明遵守热一定律的过程并非都能实现,故它是独立于热力学第一定律的。☆热力学第二定律的两种表述具有等价性.说明三.卡诺定理1.可逆热机与不可逆热机其所有过程全为可逆过程的热机为可逆热机.其所有过程不全为可逆过程的热机为不可逆热机.2.卡诺定理(1)在相同高温热源(T1)和相同低温热源(T2)间工作的一切可逆热机的效率相同,与工作物质无关.其效率为η可逆=1–T2/T1

第68页：可逆热机与不可逆热机其所有过程全为可逆过

三.卡诺定理1.可逆热机与不可逆热机其所有过程全为可逆过程的热机为可逆热机.其所有过程不全为可逆过程的热机为不可逆热机.2.卡诺定理(1)在相同高温热源(T1)和相同低温热源(T2)间工作的一切可逆热机的效率相同,与工作物质无关.其效率为η可逆=1–T2/T1(2)在相同高温热源(T1)和相同低温热源(T2)间工作的一切不可逆热机的效率都不可能大于可逆热机的效率。η不可逆≤1–T2/T1

第69页：一乒乓球瘪了（并不漏气），放在热水中浸泡

(球内气体的温度变了！)一乒乓球瘪了（并不漏气），放在热水中浸泡，它重新鼓起来,是否是一个“从单一热源吸热的系统对外做功的过程”，这违反热力学第二定律吗？课堂讨论