读非理想气体的卡诺循环有感

读《热力学第二定律的建立及其意义》有感

卡诺定理包含两个内容，其一：在相同的高温热源和相同的低温热源之间工作的一切可逆热机，其效率都相等，与工作物质无关。工作物质无论是cv为常量的理想气体，还是cv 不是常量的理想气体，或是为任意物质，其卡诺循环的效率都相同，即一切卡诺热机的效率必然都等于工作物质为理想气体时的效率。

其二，在相同的高温热源和相同的低温热源之间工作的一切不可逆热机，其效率都小于可逆热机的效率，于是有η≤1-T2/T1（可逆机取等号）。

用热力学第二定律可以证明卡诺定理的正确性。

读了这篇文章，我们了解到除单原子气体外，在通常情况下，能量均分原理对于内部转动、振动自由度并不成立，根本原因在于这个定理是以粒子能量可以连续变化这一经典概念为基础的，实际上原子、分子等微观粒子的运动遵循量子力学规律，经典概念仅在一定限度内适用。所以多原子理想气体的内能E和T一般不成线性关系，即定容热容量cv(T)不是常量，它一般随温度的升高而增大。

在普通物理热学教学中，卡诺定理是一个非常重要的内容，国内一般教材对卡诺定理的证明一般都是以热力学第二定律的某种表述为基础，通过反证法进行证明，有一些新教材对此进行了改革的尝试，如我们的《大学物理》这本书，将卡诺定理简化成意义更直接的两条表述，对于我们这些大二的学生来说要简洁得多。但是传统的证明方法更加严格，例如只使用热力学第二定律的克劳修斯表述或者开尔文表述证明卡诺定里的正文，只是在证明卡诺定理推论时才使用了“如果不可逆过程发生，则无论采用何种途经，都不能使用系统和外界都恢复到原先的状态”的表述形式。