大学物理10热学7s讲义课件.ppt
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- 大学物理 10 热学 讲义 课件
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1、第三篇 三、循环过程和热机效率三、循环过程和热机效率第十章第十章 热力学基础热力学基础二、热力学第一定律对理想气体等值过程的应用二、热力学第一定律对理想气体等值过程的应用一、热力学第一定律一、热力学第一定律四、热力学第二定律四、热力学第二定律1.自然过程的方向自然过程的方向功功 热热自动地自动地自动地自动地热从高温热从高温低温物体低温物体自然界中凡牵涉热现象的自发过程都是自然界中凡牵涉热现象的自发过程都是不可逆不可逆的!的!气体的自由膨胀气体的自由膨胀2.不可逆性的相互沟通不可逆性的相互沟通 3.热力学第二定律热力学第二定律开尔文表述:开尔文表述:唯一效果唯一效果是热全变成功的过程不可能是热全
2、变成功的过程不可能克劳修斯表述:克劳修斯表述:热量不能热量不能自动地自动地从低温物体传向高温物体从低温物体传向高温物体一切自然过程总是沿着一切自然过程总是沿着无序性无序性增大增大的方向进行。的方向进行。实际宏观过程不可逆性是实际宏观过程不可逆性是相互依存相互依存的的!(1)卡诺定理卡诺定理工作在两相同热源之间的一切工作在两相同热源之间的一切可逆可逆卡诺机的卡诺机的效率相等:效率相等:121TT 可可 一切一切不可逆不可逆卡诺机的效率总小于卡诺机的效率总小于可逆热机的效率:可逆热机的效率:121TTC (2)克劳修斯不等式克劳修斯不等式对对可逆可逆卡诺循环:卡诺循环:12121|1TTQQC 2
3、211|TQTQ 若隐含符号:若隐含符号:02211 TQTQ对对不可逆不可逆卡诺循环:卡诺循环:02211 TQTQ49121TT 不不可可 3.克劳修斯熵克劳修斯熵推广:推广:任意一个任意一个可逆可逆循环,可以看成由循环,可以看成由无数(无数(N)个卡诺循环组成。个卡诺循环组成。对其中第对其中第 i 个有个有:NiiiiiQQTT12120 对对N个卡诺循环:个卡诺循环:02211 iiiiTQTQ或或02 NiiiTQ0lim21 NiiiNTQ若分解数若分解数 N 0TdQ即:即:对对不可逆不可逆循环:循环:0 TdQ等号等号对应对应可逆可逆过程。过程。不等号不等号对应对应不可逆不可逆
4、过程。过程。0TdQ克劳修斯不等式克劳修斯不等式50PVT1iT2i克劳修斯等式表示:克劳修斯等式表示:A1B2 ABBATdQTdQ21(3)熵熵 BALLLTdQTdQTdQTdQ321 或或 BABATdQTdQ21 即即 在任何一个可逆循环过程中,工作物在各热源在任何一个可逆循环过程中,工作物在各热源所吸收的热量与各热源温度之比的和为零。所吸收的热量与各热源温度之比的和为零。0TdQ021 ABBATdQTdQ021 ABATdQ513可见可见 积分值只由初、末态决定,与积分路径无关。积分值只由初、末态决定,与积分路径无关。一定存在一个态函数,它的增量只与状态有关,一定存在一个态函数,
5、它的增量只与状态有关,而与变化的路径无关。而与变化的路径无关。BATdQ“熵熵”的定义式:的定义式:BAABTdQSSSA:初态的熵初态的熵SB:末态的熵末态的熵对无限小的可逆过程:对无限小的可逆过程:TdQdS 态函数态函数“熵熵”记为记为“S”52热量热量与与温度温度之商之商熵熵与重力场相似:与重力场相似:pbpabaEEdsmg 态函数态函数 BALLLTdQTdQTdQTdQ321 Entropy(1)熵是系统的状态参量的函数,是熵是系统的状态参量的函数,是相对量相对量。系统每个状态的熵值:系统每个状态的熵值:(2)令参考态令参考态 xo 其其 So=0,任意平衡态的熵值任意平衡态的熵
6、值 S 是对是对 So=0 而言的(如取而言的(如取摄氏零度的纯水,熵值为零摄氏零度的纯水,熵值为零)。)。(3)“S”的单位:的单位:J/K xxoTdQSS0(4)S与与E内内一样是一样是客观存在的物理量客观存在的物理量,但是,但是 S不能不能 直接测量,只能计算。直接测量,只能计算。53 BAABTdQSS说明对对不可逆不可逆过程:过程:设构成一循环设构成一循环12不可逆过程不可逆过程可逆过程可逆过程克劳修斯不等式克劳修斯不等式:对不可逆循环:对不可逆循环:01221TdQTdQTdQ不可逆不可逆可逆可逆即:即:1221TdQTdQ不可逆不可逆可逆可逆 21TdQ可逆可逆=S2 S1 2
7、112TdQSS不可逆不可逆54 0TdQ可逆可逆 2112TdQSS 2112TdQSS 0TdQ微分式:微分式:TdQdS dAdEdQ TdQdS PdVdETdS (4)熵差的计算熵差的计算 1)对可逆过程:对可逆过程:基本微分式:基本微分式:例例5.对可逆定压加热过程,使理想气体对可逆定压加热过程,使理想气体 从从(T1P)到到(T2P),求求 S=?解:解:21TdQS 21TTpTdTC 12lnTTCp 12lnVVCp 55PV1T2T可逆可逆 2112TdQSSdTCP dQ例例6.将将 mol的理想气体从的理想气体从(T1V1)到到(T2V2)经过:经过:(1)可逆可逆定
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