大学物理10热学7s讲义课件

1、第三篇热 学Heat第三篇热 学Heat 三、循环过程和热机效率第十章 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一、热力学第一定律四、热力学第二定律1.自然过程的方向功 热自动地自动地热从高温低温物体自然界中凡牵涉热现象的自发过程都是不可逆的！气体的自由膨胀 三、循环过程和热机效率第十章 热力学基础二、热力学第一定2.不可逆性的相互沟通 3.热力学第二定律开尔文表述：唯一效果是热全变成功的过程不可能克劳修斯表述：热量不能自动地从低温物体传向高温物体一切自然过程总是沿着无序性增大的方向进行。实际宏观过程不可逆性是相互依存的!2.不可逆性的相互沟通 3.热力学第二定律开尔文表述：唯一效

2、（1）卡诺定理工作在两相同热源之间的一切可逆卡诺机的效率相等：一切不可逆卡诺机的效率总小于可逆热机的效率：（2）克劳修斯不等式对可逆卡诺循环：若隐含符号：对不可逆卡诺循环：493.克劳修斯熵（1）卡诺定理工作在两相同热源之间的一切可逆卡诺机的一切不可推广： 任意一个可逆循环，可以看成由无数（N）个卡诺循环组成。对其中第 i 个有:对N个卡诺循环：或若分解数 N 即： 对不可逆循环：等号对应可逆过程。不等号对应不可逆过程。克劳修斯不等式50PVT1iT2i推广： 任意一个可逆循环，可以看成由无数（N）个卡诺循环克劳修斯等式表示：（3）熵 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

3、源温度之比的和为零。51克劳修斯等式表示：（3）熵 在任何一个可逆循环过程中，工可见 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，而与变化的路径无关。“熵”的定义式：SA：初态的熵SB：末态的熵对无限小的可逆过程：态函数“熵”记为“S”52热量与温度之商熵与重力场相似： 态函数Entropy可见 积分值只由初、末态决定，与积分路径无（1）熵是系统的状态参量的函数，是相对量。系统每个状态的熵值：（2）令参考态 xo 其 So=0，任意平衡态的熵值 S 是对 So =0 而言的（如取摄氏零度的纯水，熵值为零）。（3）“S”的单位：J/K（4） S与E内一样是

4、客观存在的物理量，但是S不能 直接测量，只能计算。53说明（1）熵是系统的状态参量的函数，是相对量。系统每个状态的熵值对不可逆过程：设构成一循环不可逆过程可逆过程克劳修斯不等式：对不可逆循环：不可逆可逆即：不可逆可逆可逆= S2 S1不可逆54可逆微分式：对不可逆过程：设构成一循环不可逆过程可逆过程克劳修斯不等式：(4) 熵差的计算 1)对可逆过程：基本微分式：例5.对可逆定压加热过程，使理想气体 从 (T1P) 到 (T2P)，求S =？解：55可逆(4) 熵差的计算 1)对可逆过程：基本微分式：例5.对例6.将mol的理想气体从 (T1V1) 到 (T2V2) 经过： (1)可逆定容加热到

5、(T2V1)，然后经可逆等温到(T2V2) (2)可逆等温膨胀到(T1V2)，然后经可逆定容到(T2V2) 求 S=?12PV解：(1)等容：等温：(2)等容:56等温:例6.将mol的理想气体从 (T1V1) 到 (T2V2)例7. 对任意可逆的绝热过程 S =？57熵不变!即：可逆的绝热过程等熵过程。可逆解：例7. 对任意可逆的绝热过程 S =？57熵不变!即：可逆例8. 对任意的可逆过程由内能的改变dE,及状态方程可求dA.可以证明：等容等温等压等温58例8. 对任意的可逆过程由内能的改变dE,可以证明：等容等温2)对任意不可逆过程思路：设想连接12有一个可逆过程利用可逆过程求出即可。例

6、. 计算 mol理想气体绝热自由膨胀的熵变。（T1V1）T2 V2若T2 =T1 V2= 2V1不可逆过程注：熵是态函数！设计一个可逆等温膨胀。T等温过程的熵变为:理想气体绝热自由膨胀的熵变: 熵值增加！T2 V2592)对任意不可逆过程思路：设想连接12有一个可逆过程利用可4. 熵增加原理： （热力学第二定律的数学表式）已知可逆过程：不可逆过程：在绝热（或孤立）系统中：可逆过程：不可逆过程： 熵增加原理：在孤立（或绝热）系统中，可逆过程 系统的熵变为零，不可逆过程系统的 熵值向着熵增加的方向进行。即：孤立系统的熵永不减少 S 0 ！等熵过程604. 熵增加原理： （热力学第二定律的数学表式）

7、已知可逆过（1）熵增加原理的条件？（2）对一般系统：“=”号表示可逆过程。“”号表示不可逆过程。熵增加原理揭示了在孤立（绝热）系统中，一切不可逆过程进行的方向。61注孤立、或绝热系统！（1）熵增加原理的条件？（2）对一般系统：“=”号表示可逆过例9：（物质的熵变）解：设计一个等温准静态过程：冰与一恒温热源接触，等温传热，缓慢进行.62（1）设计的过程是可逆过程，为何（2）有人认为：正因为才说明冰变水的过程是不可逆的，对吗？（3）若要证明 的冰变成 的水是不可逆过程， 如何证明？问：（冰的熔解热 =335Jg-1）例9：（物质的熵变）解：设计一个等温准静态过程：冰与一恒温热选择系统：冰和周围环境

8、（合起来是孤立系统）用熵增加原理证明冰吸热环境放热低高即：系统的熵增加，冰化 成水的过程不可逆。63选择系统：冰和周围环境（合起来是孤立系统）用熵增加原理证明冰例10. 将1kg 20oC的水放到100oC的炉上加热后达100oC， 水的比热C =4.18103 J/kg k。求水和炉子的熵变。解：设水依次与一系列温度逐渐升高彼此相差无限小dT的热源接触，从而逐个吸热dQ达到热平衡进行可逆加热最后达100oC。设炉子经历一个可逆等温放热过程（加热中炉温不变）： 0孤立系统熵增加64系统总熵变：炉例10. 将1kg 20oC的水放到100oC的炉上加热后达 三、循环过程和热机效率第十章 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一、热力学第一定律四、热力学第二定律五、熵（ Ent