第五章--热力学第二定律
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3
例1.功热转换的方向性
功 → 热 可以自动地进行 如摩擦生热,焦耳实验) (如摩擦生热,焦耳实验) 热 → 功 不可以自动地进行 焦耳实验的逆过程) (焦耳实验的逆过程)
例2.热传导的方向性
热量可以自动地从高温物Hale Waihona Puke Baidu传 向低温物体, 向低温物体,但相反的过程却不能 发生. 发生.
4
例3. 气体自由膨胀的方向性
28
ηA= ηB= ηC
卡诺定理2证明: 卡诺定理 证明: 证明
只要证明 ηIR = ηR, ηIR > ηR , 反证法,假定 假定: 反证法 假定:ηIR = ηR 令 Q1 = Q1' 则 WIR = WR ∴ Q1'- Q1 = Q2' - Q2= 0
工质循环,冷热源, 工质循环,冷热源,功源均恢 复原状,外界无痕迹,只有可 复原状,外界无痕迹, 逆才行,与原假定矛盾. 逆才行,与原假定矛盾.
14
T1 热源 Q 1'
热力学第二定律的实质
自发过程都具有方向性 若想逆向进行,必付出代价,须补偿自 若想逆向进行,必付出代价, 发过程 表述之间等价不是偶然,说明共同本质 表述之间等价不是偶然, 可以用能量贬值原理把两种表述统一起 来:所有自发过程都是程度不同的不可逆 过程, 过程,都伴有能量的降级
能 当T1=T2, ηt,c = 0, 单热源热机不可能
20
二,逆卡诺循环
T T0
——逆向卡诺制冷循环 逆向卡诺制冷循环
制冷
T2 s1 s2 s
T0 q1 Rc w q2 T2 21
T0 T2
εc εc
=
1 T0 1 T2
T T0
T1
制热
——逆向卡诺制热循环 逆向卡诺制热循环
T1
s1
s2 s
q1 Rc w q2 T0 22
位置较有序
位置更无序
气体自动膨胀是可以进行的,但自动收缩的过程是 气体自动膨胀是可以进行的, 气体自动膨胀是可以进行的 不可能的. 不可能的. 实际上,"一切与热现象有关的自然过程(不受外界 实际上, 一切与热现象有关的自然过程 实际上 一切与热现象有关的自然过程( 干预的过程,例如孤立系统内部的过程) 干预的过程,例如孤立系统内部的过程)都是不可 逆的,都存在一定的方向性----存在着时间箭头" ----存在着时间箭头 逆的,都存在一定的方向性----存在着时间箭头".
Q1
T1 Q1 A
WA
T1 Q1 B
WB
把B逆转 逆转 WA -WB
B Q2B T2
27
Q2A T2
Q2B T2
Q2A
违反开表述, 违反开表述,单热源热机 开表述
ηA > ηB
ηA < ηB 只有: η = η 只有: A B
与工质无关 T1 Q1 Q 1' WIR WR IR R Q2 T2 Q 2'
水轮机 热动力机
低处 低温
作功 作功
2)可逆过程输出的功最大,循环的吸, 可逆过程输出的功最大,循环的吸, 放热过程均应是等温的. 放热过程均应是等温的. 3)连接吸,放热的过程应是可逆绝热的 连接吸,
17
一,卡诺循环— 理想可逆热机循环 卡诺循环
无摩擦情况下, 无摩擦情况下,在一 准静态循环过程中,若系统 准静态循环过程中 若系统 只和高温热源(温度 与 温度T 只和高温热源 温度 1)与 低温热源(温度 交换热 温度T 低温热源 温度 2)交换热 量,这样的循环称为卡诺循 这样的循环称为卡诺循 环. 1-2:定温吸热过程, 定温吸热过程 定温吸热过程, q1 = T1(s2-s1) 2-3:定熵膨胀过程, 定熵膨胀过程, 定熵膨胀过程 对外作功 3-4:定温放热过程, 定温放热过程 定温放热过程, q2 = T2(s2-s1) 4-1:定熵压缩过程, 定熵压缩过程, 定熵压缩过程 对内作功
5
例4. 生命现象及其人类活动
生命过程是不可逆的: 生命过程是不可逆的: 出生→童年→少年→青年→ 出生→童年→少年→青年→中年 老年→ 不可逆! 不可逆! →老年→八宝山
"今天的你我
怎能重复 过去的故事!" 过去的故事!
6
二,热力学第二定律的实质
自然界过程的方向性表现在不同的方面 自然界过程的方向性表现在不同的方面 方向性 能不能找出共同的规律性? 共同的规律性 能不能找出共同的规律性 能不能找到一个判据 判据? 能不能找到一个判据
热——功 功
非自发过程
补偿传热过程 低温——高温 低温 高温 非自发过程
11
补偿耗功生热过程
3,两种表述的关系 ,
开尔文- 开尔文-普朗克 表述 克劳修斯表述
完全等效!!! 违反一种表述,必违反另一种表述!!!
12
证明1 违反克表述导致违反开表述 克表述导致违反 证明1,违反克表述导致违反开表述
热力学第二定律
能量转换的方向,条件, 能量转换的方向,条件,限度 方向
2
5-1 热力学第二定律的实质及表述
一,自然过程的方向性
热量由高温物体传向低温物体 摩擦生热,电阻发热(耗散效应) 摩擦生热,电阻发热(耗散效应) 水自动地由高处向低处流动 电流自动地由高电势流向低电势 自然界自然过程都具有方向性, 自然界自然过程都具有方向性,都是不可逆过程
∴ ab = cd = ef 完全回热
T a n d
T1
b n
T2 ηtR概括 =1 =ηtC T 1
e T2 g
说明: 说明:1,卡诺循环是一个特例 h 回热与极限回热 2,回热与极限回热
c f m n s
24
这个结论提供了一个提高热效率的途径
四,多热源(变热源)可逆循环 多热源(变热源)
多热源可逆热机与相同温度界限的 多热源可逆热机与相同温度界限的 卡诺热机相比 热效率如何 热机相比, 如何? 低于卡诺循环 卡诺热机相比,热效率如何? 低于卡诺循环 T Q1C > Q1R多 Q2C < Q2R多 b 多 多 2 1 T1 Q2 c ηt =1 ∴ ηtC > ηtR多 a 多 Q T2 1 4 3 d 平均温度法: 平均温度法: 6 5 s Q1R多 = T1(sc-sa) 多 T2 ηtR多 =1 _ Q2R多 = T2(sc-sa) 多 25 T1
η t,任>η t,R
26
卡诺提出:卡诺循环效率最高 卡诺提出:卡诺循环效率最高
卡诺定理1证明 反证法 反证法: 卡诺定理 证明 —反证法:
设有任意的可逆热机A和可逆热机 设有任意的可逆热机 和可逆热机B 和可逆热机 大于W 假设ηA大于ηB:则WA大于 B
ηA=WA/Q1 ηB= WB/Q1
T1 Q1 A
反证法:假定违反克表述 反证法:假定违反克表述 违反 Q2热量无偿从冷源送到热源
T1 热源 假定热机A从热源吸热 从热源吸热Q 假定热机 从热源吸热 1 对外作功W 对外作功 A Q1 Q2 对冷源放热Q 对冷源放热 2 A WA = Q1 - Q2 WA Q2 Q2 冷源无变化 冷源 T2 <T1
第五章 热力学第二定律
Second Law of Thermodynamics
1
热力学第一定律
能量守恒与转换定律 能量之间数量 数量的关系 能量之间数量的关系
所有满足能量守恒与转换定 律的过程是否都能自发进行 律的过程是否都能自发进行 自发
自发过程:不需要任何外界作用而自动进行的过程. 自发过程:不需要任何外界作用而自动进行的过程.
T1 T0
ε' ε'
1 = T0 1 T 1
三种卡诺循环 三种卡诺循环
T T1 T1
制热 动力
T2
T0
制冷
T2 s
卡诺循环是实际热机选用循环 时的最高理想
23
三,概括性卡诺循环(极限回热) 概括性卡诺循环(极限回热)
个可逆定温过程(a-b,c-d)和2个同类型的其他可 由2个可逆定温过程 个可逆定温过程 , 和 个同类型的其他可 逆过程( 的多变指数n相同 逆过程(d-a,b-c)组成,吸热和放热的多变指数 相同. , )组成,吸热和放热的多变指数 相同.
9
第二类永动机是不可能制造成功的
第二类永动机: 单一热源取热并使之 第二类永动机:从单一热源取热并使之 完全变为有用功的热机. 完全变为有用功的热机.
并不违反 热力学第 一 定律
但违反了热 力学第二定律
环境是个大热源
10
2,克劳修斯表述 ,
热量不可能自动地无偿地从低温物体传至 热量不可能自动地无偿地从低温物体传至 高温物体而不引起其它变化. 高温物体而不引起其它变化 空调,制冷 空调 制冷 相同与不同: 相同与不同: 代价: 代价:耗功
卡诺循环示意图
18
卡诺循环热机效率
T1 q1
卡诺循环热机效率 卡诺循环热机效率
Rc q2 T2
19
w
卡诺循环热机效率的说明
ηt,c只取决于恒温热源T1和T2 只取决于恒温热源 恒温热源
而与工质的性质无关; 而与工质的性质无关;
T1
高
ηt,c
,
T2
ηc
温差越大, ,温差越大,ηt,c越
ηt,c<0,若ηt,c = 1,则 T1 = ∝ 或 T2 = 0 K,不可 若 则 不可
5.3 卡诺定理
定理1 定理1: 相同的高温热源和相同的低温热源间工作 在相同的高温热源和相同的低温热源间工作 的一切可逆热机,其热效率都相等,与循环种 热机,其热效率都相等, 循环种 相等 类无关,与采用哪一种工质也无关. 类无关,与采用哪一种工质也无关. 定理2: 定理2 在相同的高温热源和相同的低温热源 热源和相同的低温热源间工作 在相同的高温热源和相同的低温热源间工作 的任何不可逆热机 其热效率总小于 不可逆热机, 总小于这两个热 的任何不可逆热机,其热效率总小于这两个热 源间工作的可逆机的效率. 可逆机的效率 源间工作的可逆机的效率. 即在恒温T 即在恒温 1,T2下
13
从热源吸收Q 从热源吸收 1-Q2全变成功 WA 违反开表述 违反开表述
证明2 违反开表述导致违反克表述 开表述导致违反 证明2,违反开表述导致违反克表述
反证法:假定违反开表述 反证法:假定违反开表述 违反 热机A从单热源吸热全部作功 热机 从单热源吸热全部作功 Q1 = WA 用热机A带动可逆制冷机 用热机 带动可逆制冷机B 带动可逆制冷机 取绝对值 Q1' = WA + Q2' WA = Q1 Q1' -Q1 = Q2' 违反克表述 违反克表述 Q1 A WA B Q 2' 冷源 T2 <T1
ηtC最高
热机极限
29
卡诺定理的意义
从理论上确定了通过热机循环实现 热能转变为机械能的条件, 热能转变为机械能的条件,指出了提高 热机热效率的方向, 热机热效率的方向,是研究热机性能不 可缺少的准绳. 可缺少的准绳.任何热能转化装置的热 效率不可能超过相应的卡诺循环. 效率不可能超过相应的卡诺循环. 对热力学第二定律的建立具有重大意 义.
热力学第二定律: 热力学第二定律: 它是论述热力过程的方向性及能 量贬值的客观规律 即阐明与热现象相关的各种过程 进行的方向, 进行的方向,条件及限度的规律
7
热力学第二定律的表述: 热力学第二定律的表述:
热功转换 1851年 年 开尔文- 开尔文-普朗克表述 热功转换的角度
传 热 1850年 年 克劳修斯表述 热量传递的角度
8
1,开尔文-普朗克表述 ,开尔文-
不可能制成一种循环动作的热机, 不可能制成一种循环动作的热机,只从 循环动作的热机 单一热源吸取热量 并使之完全转变为有用功 取热量, 完全转变为 单一热源吸取热量,并使之完全转变为有用功 而不留下其它任何变化. 而不留下其它任何变化
理想气体 T
过程
q = w
热机不可能将从热源吸收的热量全部转变为有用 热机不可能将从热源吸收的热量全部转变为有用 不可能将从热源 冷源. 而必须将某一部分传给温度更低的冷源 功,而必须将某一部分传给温度更低的冷源 冷热源: 容量无限大, 冷热源 容量无限大,取,放热其温度不变
15
热一律否定第一类永动机
ηt >100%不可能
热二律否定第二类永动机
ηt =100%不可能
热效率最大能达到多少? 热效率最大能达到多少? 又与哪些因素有关? 又与哪些因素有关?
16
5.2 卡诺循环
法国工程师卡诺 法国工程师卡诺 (S. Carnot),提出卡诺循环 ,提出卡诺循环 效率最高
卡诺认为: 卡诺认为:1)热量像水一样: 热量像水一样: 水从高处 热从高温
卡诺定理小结
1,在两个不同 T 的恒温热源间工作的一切 , 恒温热源间工作的一切 可逆热机 可逆热机 ηtR = ηtC,与工质性质无关 2,多热源间工作的一切可逆热机 , ηtR多 < 同温限间工作卡诺机 ηtC 多 3,不可逆热机ηtIR < 同热源间工作可逆热机ηtR ,不可逆热机 同热源间工作可逆 可逆热机 ηtIR < ηtR= ηtC 在给定的温度界限间工作的一切热机 一切热机, ∴ 在给定的温度界限间工作的一切热机,
例1.功热转换的方向性
功 → 热 可以自动地进行 如摩擦生热,焦耳实验) (如摩擦生热,焦耳实验) 热 → 功 不可以自动地进行 焦耳实验的逆过程) (焦耳实验的逆过程)
例2.热传导的方向性
热量可以自动地从高温物Hale Waihona Puke Baidu传 向低温物体, 向低温物体,但相反的过程却不能 发生. 发生.
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例3. 气体自由膨胀的方向性
28
ηA= ηB= ηC
卡诺定理2证明: 卡诺定理 证明: 证明
只要证明 ηIR = ηR, ηIR > ηR , 反证法,假定 假定: 反证法 假定:ηIR = ηR 令 Q1 = Q1' 则 WIR = WR ∴ Q1'- Q1 = Q2' - Q2= 0
工质循环,冷热源, 工质循环,冷热源,功源均恢 复原状,外界无痕迹,只有可 复原状,外界无痕迹, 逆才行,与原假定矛盾. 逆才行,与原假定矛盾.
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T1 热源 Q 1'
热力学第二定律的实质
自发过程都具有方向性 若想逆向进行,必付出代价,须补偿自 若想逆向进行,必付出代价, 发过程 表述之间等价不是偶然,说明共同本质 表述之间等价不是偶然, 可以用能量贬值原理把两种表述统一起 来:所有自发过程都是程度不同的不可逆 过程, 过程,都伴有能量的降级
能 当T1=T2, ηt,c = 0, 单热源热机不可能
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二,逆卡诺循环
T T0
——逆向卡诺制冷循环 逆向卡诺制冷循环
制冷
T2 s1 s2 s
T0 q1 Rc w q2 T2 21
T0 T2
εc εc
=
1 T0 1 T2
T T0
T1
制热
——逆向卡诺制热循环 逆向卡诺制热循环
T1
s1
s2 s
q1 Rc w q2 T0 22
位置较有序
位置更无序
气体自动膨胀是可以进行的,但自动收缩的过程是 气体自动膨胀是可以进行的, 气体自动膨胀是可以进行的 不可能的. 不可能的. 实际上,"一切与热现象有关的自然过程(不受外界 实际上, 一切与热现象有关的自然过程 实际上 一切与热现象有关的自然过程( 干预的过程,例如孤立系统内部的过程) 干预的过程,例如孤立系统内部的过程)都是不可 逆的,都存在一定的方向性----存在着时间箭头" ----存在着时间箭头 逆的,都存在一定的方向性----存在着时间箭头".
Q1
T1 Q1 A
WA
T1 Q1 B
WB
把B逆转 逆转 WA -WB
B Q2B T2
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Q2A T2
Q2B T2
Q2A
违反开表述, 违反开表述,单热源热机 开表述
ηA > ηB
ηA < ηB 只有: η = η 只有: A B
与工质无关 T1 Q1 Q 1' WIR WR IR R Q2 T2 Q 2'
水轮机 热动力机
低处 低温
作功 作功
2)可逆过程输出的功最大,循环的吸, 可逆过程输出的功最大,循环的吸, 放热过程均应是等温的. 放热过程均应是等温的. 3)连接吸,放热的过程应是可逆绝热的 连接吸,
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一,卡诺循环— 理想可逆热机循环 卡诺循环
无摩擦情况下, 无摩擦情况下,在一 准静态循环过程中,若系统 准静态循环过程中 若系统 只和高温热源(温度 与 温度T 只和高温热源 温度 1)与 低温热源(温度 交换热 温度T 低温热源 温度 2)交换热 量,这样的循环称为卡诺循 这样的循环称为卡诺循 环. 1-2:定温吸热过程, 定温吸热过程 定温吸热过程, q1 = T1(s2-s1) 2-3:定熵膨胀过程, 定熵膨胀过程, 定熵膨胀过程 对外作功 3-4:定温放热过程, 定温放热过程 定温放热过程, q2 = T2(s2-s1) 4-1:定熵压缩过程, 定熵压缩过程, 定熵压缩过程 对内作功
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例4. 生命现象及其人类活动
生命过程是不可逆的: 生命过程是不可逆的: 出生→童年→少年→青年→ 出生→童年→少年→青年→中年 老年→ 不可逆! 不可逆! →老年→八宝山
"今天的你我
怎能重复 过去的故事!" 过去的故事!
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二,热力学第二定律的实质
自然界过程的方向性表现在不同的方面 自然界过程的方向性表现在不同的方面 方向性 能不能找出共同的规律性? 共同的规律性 能不能找出共同的规律性 能不能找到一个判据 判据? 能不能找到一个判据
热——功 功
非自发过程
补偿传热过程 低温——高温 低温 高温 非自发过程
11
补偿耗功生热过程
3,两种表述的关系 ,
开尔文- 开尔文-普朗克 表述 克劳修斯表述
完全等效!!! 违反一种表述,必违反另一种表述!!!
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证明1 违反克表述导致违反开表述 克表述导致违反 证明1,违反克表述导致违反开表述
热力学第二定律
能量转换的方向,条件, 能量转换的方向,条件,限度 方向
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5-1 热力学第二定律的实质及表述
一,自然过程的方向性
热量由高温物体传向低温物体 摩擦生热,电阻发热(耗散效应) 摩擦生热,电阻发热(耗散效应) 水自动地由高处向低处流动 电流自动地由高电势流向低电势 自然界自然过程都具有方向性, 自然界自然过程都具有方向性,都是不可逆过程
∴ ab = cd = ef 完全回热
T a n d
T1
b n
T2 ηtR概括 =1 =ηtC T 1
e T2 g
说明: 说明:1,卡诺循环是一个特例 h 回热与极限回热 2,回热与极限回热
c f m n s
24
这个结论提供了一个提高热效率的途径
四,多热源(变热源)可逆循环 多热源(变热源)
多热源可逆热机与相同温度界限的 多热源可逆热机与相同温度界限的 卡诺热机相比 热效率如何 热机相比, 如何? 低于卡诺循环 卡诺热机相比,热效率如何? 低于卡诺循环 T Q1C > Q1R多 Q2C < Q2R多 b 多 多 2 1 T1 Q2 c ηt =1 ∴ ηtC > ηtR多 a 多 Q T2 1 4 3 d 平均温度法: 平均温度法: 6 5 s Q1R多 = T1(sc-sa) 多 T2 ηtR多 =1 _ Q2R多 = T2(sc-sa) 多 25 T1
η t,任>η t,R
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卡诺提出:卡诺循环效率最高 卡诺提出:卡诺循环效率最高
卡诺定理1证明 反证法 反证法: 卡诺定理 证明 —反证法:
设有任意的可逆热机A和可逆热机 设有任意的可逆热机 和可逆热机B 和可逆热机 大于W 假设ηA大于ηB:则WA大于 B
ηA=WA/Q1 ηB= WB/Q1
T1 Q1 A
反证法:假定违反克表述 反证法:假定违反克表述 违反 Q2热量无偿从冷源送到热源
T1 热源 假定热机A从热源吸热 从热源吸热Q 假定热机 从热源吸热 1 对外作功W 对外作功 A Q1 Q2 对冷源放热Q 对冷源放热 2 A WA = Q1 - Q2 WA Q2 Q2 冷源无变化 冷源 T2 <T1
第五章 热力学第二定律
Second Law of Thermodynamics
1
热力学第一定律
能量守恒与转换定律 能量之间数量 数量的关系 能量之间数量的关系
所有满足能量守恒与转换定 律的过程是否都能自发进行 律的过程是否都能自发进行 自发
自发过程:不需要任何外界作用而自动进行的过程. 自发过程:不需要任何外界作用而自动进行的过程.
T1 T0
ε' ε'
1 = T0 1 T 1
三种卡诺循环 三种卡诺循环
T T1 T1
制热 动力
T2
T0
制冷
T2 s
卡诺循环是实际热机选用循环 时的最高理想
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三,概括性卡诺循环(极限回热) 概括性卡诺循环(极限回热)
个可逆定温过程(a-b,c-d)和2个同类型的其他可 由2个可逆定温过程 个可逆定温过程 , 和 个同类型的其他可 逆过程( 的多变指数n相同 逆过程(d-a,b-c)组成,吸热和放热的多变指数 相同. , )组成,吸热和放热的多变指数 相同.
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第二类永动机是不可能制造成功的
第二类永动机: 单一热源取热并使之 第二类永动机:从单一热源取热并使之 完全变为有用功的热机. 完全变为有用功的热机.
并不违反 热力学第 一 定律
但违反了热 力学第二定律
环境是个大热源
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2,克劳修斯表述 ,
热量不可能自动地无偿地从低温物体传至 热量不可能自动地无偿地从低温物体传至 高温物体而不引起其它变化. 高温物体而不引起其它变化 空调,制冷 空调 制冷 相同与不同: 相同与不同: 代价: 代价:耗功
卡诺循环示意图
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卡诺循环热机效率
T1 q1
卡诺循环热机效率 卡诺循环热机效率
Rc q2 T2
19
w
卡诺循环热机效率的说明
ηt,c只取决于恒温热源T1和T2 只取决于恒温热源 恒温热源
而与工质的性质无关; 而与工质的性质无关;
T1
高
ηt,c
,
T2
ηc
温差越大, ,温差越大,ηt,c越
ηt,c<0,若ηt,c = 1,则 T1 = ∝ 或 T2 = 0 K,不可 若 则 不可
5.3 卡诺定理
定理1 定理1: 相同的高温热源和相同的低温热源间工作 在相同的高温热源和相同的低温热源间工作 的一切可逆热机,其热效率都相等,与循环种 热机,其热效率都相等, 循环种 相等 类无关,与采用哪一种工质也无关. 类无关,与采用哪一种工质也无关. 定理2: 定理2 在相同的高温热源和相同的低温热源 热源和相同的低温热源间工作 在相同的高温热源和相同的低温热源间工作 的任何不可逆热机 其热效率总小于 不可逆热机, 总小于这两个热 的任何不可逆热机,其热效率总小于这两个热 源间工作的可逆机的效率. 可逆机的效率 源间工作的可逆机的效率. 即在恒温T 即在恒温 1,T2下
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从热源吸收Q 从热源吸收 1-Q2全变成功 WA 违反开表述 违反开表述
证明2 违反开表述导致违反克表述 开表述导致违反 证明2,违反开表述导致违反克表述
反证法:假定违反开表述 反证法:假定违反开表述 违反 热机A从单热源吸热全部作功 热机 从单热源吸热全部作功 Q1 = WA 用热机A带动可逆制冷机 用热机 带动可逆制冷机B 带动可逆制冷机 取绝对值 Q1' = WA + Q2' WA = Q1 Q1' -Q1 = Q2' 违反克表述 违反克表述 Q1 A WA B Q 2' 冷源 T2 <T1
ηtC最高
热机极限
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卡诺定理的意义
从理论上确定了通过热机循环实现 热能转变为机械能的条件, 热能转变为机械能的条件,指出了提高 热机热效率的方向, 热机热效率的方向,是研究热机性能不 可缺少的准绳. 可缺少的准绳.任何热能转化装置的热 效率不可能超过相应的卡诺循环. 效率不可能超过相应的卡诺循环. 对热力学第二定律的建立具有重大意 义.
热力学第二定律: 热力学第二定律: 它是论述热力过程的方向性及能 量贬值的客观规律 即阐明与热现象相关的各种过程 进行的方向, 进行的方向,条件及限度的规律
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热力学第二定律的表述: 热力学第二定律的表述:
热功转换 1851年 年 开尔文- 开尔文-普朗克表述 热功转换的角度
传 热 1850年 年 克劳修斯表述 热量传递的角度
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1,开尔文-普朗克表述 ,开尔文-
不可能制成一种循环动作的热机, 不可能制成一种循环动作的热机,只从 循环动作的热机 单一热源吸取热量 并使之完全转变为有用功 取热量, 完全转变为 单一热源吸取热量,并使之完全转变为有用功 而不留下其它任何变化. 而不留下其它任何变化
理想气体 T
过程
q = w
热机不可能将从热源吸收的热量全部转变为有用 热机不可能将从热源吸收的热量全部转变为有用 不可能将从热源 冷源. 而必须将某一部分传给温度更低的冷源 功,而必须将某一部分传给温度更低的冷源 冷热源: 容量无限大, 冷热源 容量无限大,取,放热其温度不变
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热一律否定第一类永动机
ηt >100%不可能
热二律否定第二类永动机
ηt =100%不可能
热效率最大能达到多少? 热效率最大能达到多少? 又与哪些因素有关? 又与哪些因素有关?
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5.2 卡诺循环
法国工程师卡诺 法国工程师卡诺 (S. Carnot),提出卡诺循环 ,提出卡诺循环 效率最高
卡诺认为: 卡诺认为:1)热量像水一样: 热量像水一样: 水从高处 热从高温
卡诺定理小结
1,在两个不同 T 的恒温热源间工作的一切 , 恒温热源间工作的一切 可逆热机 可逆热机 ηtR = ηtC,与工质性质无关 2,多热源间工作的一切可逆热机 , ηtR多 < 同温限间工作卡诺机 ηtC 多 3,不可逆热机ηtIR < 同热源间工作可逆热机ηtR ,不可逆热机 同热源间工作可逆 可逆热机 ηtIR < ηtR= ηtC 在给定的温度界限间工作的一切热机 一切热机, ∴ 在给定的温度界限间工作的一切热机,