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第二章 2 1自发变化的共同特征 自发变化无需借助外力 可以自动进行 这种变化称为自发变化 自发变化的共同特征 不可逆性任何自发变化的逆过程是不能自动进行的 例如 1 焦耳热功当量中功自动转变成热 2 气体向真空膨胀 3 热量从高温物体传入低温物体 4 浓度不等的溶液混合均匀 5 锌片与硫酸铜的置换反应等 它们的逆过程都不能自动进行 当借助外力 体系恢复原状后 会给环境留下不可磨灭的影响 2 2热力学第二定律 TheSecondLawofThermodynamics 克劳修斯 Clausius 的说法 不可能把热从低温物体传到高温物体 而不引起其它变化 开尔文 Kelvin 的说法 不可能从单一热源取出热使之完全变为功 而不发生其它的变化 后来被奥斯特瓦德 Ostward 表述为 第二类永动机是不可能造成的 第二类永动机 从单一热源吸热使之完全变为功而不留下任何影响 2 3卡诺循环与卡诺定理 卡诺循环 热机效率 冷冻系数 卡诺定理 一 卡诺循环 Carnotcycle 1824年 法国工程师N L S Carnot 1796 1832 设计了一个循环 以理想气体为工作物质 从高温热源吸收的热量 一部分通过理想热机用来对外做功W 另一部分的热量放给低温热源 这种循环称为卡诺循环 N L S Carnot 理想气体 物质的量为n 的卡诺循环在pV图上可以分为四步 步骤1 等温可逆膨胀由到 所作功如AB曲线下的面积所示 步骤2 绝热可逆膨胀由到 所作功如BC曲线下的面积所示 步骤3 等温 TC 可逆压缩由到 环境对体系所作功如DC曲线下的面积所示 步骤4 绝热可逆压缩由到 环境对体系所作的功如DA曲线下的面积所示 整个循环过程 是体系所吸的热 为正值 是体系放出的热 为负值 即ABCD曲线所围面积为热机所作的功的负值 步骤2 步骤4 相除得 根据绝热可逆过程方程式 二 热机效率 efficiencyoftheengine 任何热机从高温热源吸热 一部分转化为功W 另一部分传给低温热源 将热机所作的功与所吸的热之比值称为热机效率 或称为热机转换系数 用表示 或 从卡诺循环得到的结论 或 即卡诺循环中 热效应与温度商值的加和等于零 三 冷冻系数 如果将卡诺机倒开 就变成了致冷机 这时环境对体系做功W 体系从低温热源吸热 而放给高温热源的热量 将所吸的热与所作的功之比值称为冷冻系数 用表示
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