热力学第二定律的两种表述及其等效性

热力学第二定律的两种表述及其等效性
热力学第二定律的两种表述及其等效性1
热力学第二定律的开尔文表述
2
热力学第二定律的克劳修斯表述
3
两种表述的等效性
问题的提出:能否制造效率等于100%的热机?
211
||1Q W ηQ Q '
==-
热当|Q 2|=0时, W′=Q 1, η热=100%高温热源T 1
低温热源T 2
1
Q 1
W Q =0
2＝Q 工作物质从单一热源吸收热量而对外作功。

若热机效率能达到100%, 则仅地球上的海水冷却1℃ , 所获得的功就相当于1014
t 煤燃烧后放出的热量。

1. 热力学第二定律的开尔文表述
从单一热源吸热并将其全部用来作功，而不放出热量给其它物体的机器(η =100%) .
高温热源T 1
低温热源T 2
1
Q 1
W Q '=热力学第二定律的开尔文表述 : 不可能从单一热源吸取热量，使之完全变为有用功而不产生其他影响。

开尔文说法反映了功热转换的不可逆性。

l 第二类永动机：
(1) 热力学第二定律开尔文表述 的另一叙述形式:第二类永动 机不可能制成. 热功转化具有方向性说明211
11
Q W Q Q η'==-<热
(2) 热力学第二定律的开尔文表述 实际上表明了
低温热源T 2
高温热源T 1
2
Q 2
1Q Q =当|Q 2|=Q 1时, W =0, 22
12
||Q Q W Q Q η==
-冷0
W =热量可以自动地从低温物体传向高温物体.
实践证明:自然界中符合热力学第一定律的过程不一定都能实
现，自然界中自然宏观过程是有方向性的.
η=∞冷2. 克劳修斯表述(Clausius's statement of second thermodynamics law)
克劳修斯表述(Clausius‘s statement of second thermodynamics law)：
不可能使热量自动地从低温物体传向高温物体，而不产生其他影响。

克劳修斯说法反映了热传导过程的不可逆性。

低温热源T 2
高温热源T 12
Q 21Q Q =0
W =不需要花费外界做功的能量，就可以自动给系统降温的致冷系数
等于无穷大的致冷机。

l 理想致冷机：
2
Q W
η=→∞冷 (1) 热力学第二定律克劳修斯表述的
另一 叙述形式:理想制冷机不可能制成。

热传导具有方向性说明(2) 热力学第二定律的克劳 修斯表述
实际上表明了
3. 两种表述的等效性(1) 假设开尔文
表述不成立 克劳修斯表述不成立W '
1
Q Q W '
'
=2
Q 1T 高温热源
2
T 低温热源Q '
2
Q 21
W Q Q '+=(2) 假设克劳修斯 表述不成立
开尔文表述不成立2
Q 2
Q 2
T 低温热源
2
Q 1
Q W '
12
W Q Q '=-2
1Q Q -高温热源
1
T 思考?
多种热力学第二定律表述的等效性？
热力学第二定律的开尔文表述
两种表述的等效性热力学第二定律的克劳修斯表述
谢谢大家！。