《大学物理》循环过程 卡诺循环.pptVIP

3. 热力学第一定律不能解释热机的效率达不到100％，自然界还有什么规律在起作用？ 五、热力学第二定律 1. 热力学第二定律的两种表述 不可能制造出这样一种循环工作的热机，它只从单一热源吸取热量，使之完全变为有用功而不引起其它变化。 不可能把热量从低温物体自动传到高温物体而不引起外界的变化。 Kelvin 表述： Clausius 表述： 热功转换过程具有方向性（不可逆）。 热传递过程具有方向性（不可逆）。 自然界的自发过程具有方向性（不可逆性）！ 开尔文从热机角度，克劳修斯从致冷机角度描述热力学第二定律，两者等价。 等价 五、热力学第二定律 摩擦生热 自然界的自发过程具有方向性（不可逆性）: 热传导 气体的自由膨胀 生命的成长与衰老 不同气（液）体的混合 地球生物的进化 宇宙的进化 （1）考虑系统从状态A到状态B的过程，若当系统从B回复到A时，外界也同时复原，则称该过程为可逆过程；如果外界不能同时复原，就为不可逆过程。 ② 无能量耗散（无摩擦力、粘滞力或其他耗散力作功）。 ① 准静态过程（无限缓慢的过程）； 五、热力学第二定律 2. 可逆过程 不可逆过程 （2）自然界的一切实际过程（自发过程）都是不可逆的！ （3）可逆过程的条件： ② 非静态过程。 ① 有能量的耗散； （存在不平衡因素）。 （做功把机械能转化为热能）； （1）可逆循环 可逆机 五、热力学第二定律 3. 卡诺定理 循环无限缓慢、无摩擦地进行，且正循环所产生的（外界、系统）变化能够被其逆循环完全复原。 以可逆循环工作的机器是可逆机。 （2）卡诺定理 ① 工作在相同高温热源和低温热源之间的任意工作物质的可逆机都具有相同的效率； ② 工作在相同的高温热源和低温热源之间的一切不可逆机的效率都小于可逆机的效率. 五、热力学第二定律 （3）卡诺定理的简易证明 由热力学第一定律及第二定律的克劳修斯表述知 图1中，二可逆机构成的复合循环为可逆循环，在外界引起的影响是可以被消除的 图2中的复合循环是不可逆循环，在外界引起的影响不可能被消除 尽可能提高高温热源的温度或 降低低温热源的温度； 答案： 热机功率的极限： 卡诺定理指出了提高热机效率的方法： 使热机尽可能接近可逆机,使热力学过程 尽可能接近可逆循环过程； 今日作业 13－25，26，27，28 * 构造了在加热器与冷凝器之间的一个理想循环：水和饱和蒸汽就与加热器的 温度相同，汽缸内的蒸汽如此缓慢地膨胀着，以致在整个过程中，蒸汽和水都处于热平衡。然后使汽缸与加热器隔绝，蒸汽绝汽缸与加热器相连，汽缸内的工作物质热膨胀到温度降至与冷凝器的温度相同 为止。然后活塞缓慢压缩蒸汽，经过一段时间后汽缸与冷凝器脱离，作绝热压缩直到回复原来的状态。这是由两个等温过程和两个绝热过程组成的循环，即后来所称 的“卡诺循环” * * 举水从低处到高处，不是不可以，而是必须外界的作用。 实验定律，总结而成 * ，33，34? * * 可针对正循环图进行复杂分析，可留到复习课讨论。（打印稿教案上已经分析） NO. 11－1 Fundamentals of Thermodynamics 内容纲要 三、卡诺定理 一、循环过程（卡诺循环） 二、热力学第二定律 1. 热机的效率能否达到100％吗？ 2. 如何最大限度地提高热机的效率？ 随着气体膨胀，压强逐渐减小，当减至与外界 压强相等时，就不能再对外作功； 要让气体不断膨胀，就必须做很长的气缸。 分析： p V , 热 源 为了能够连续不断地对外作功，必须让工作物质经过膨胀作功后回到初始状态，形成一个循环过程。 不现实！ 等温膨胀过程 逆循环　 1. 循环过程（正循环、逆循环）　 四、循环过程 （cycle process） A B A B 1 系统作净功： 正循环 经过一个循环过程，系统内能 。 不变！ 系统（如热机中的工作物质）经一系列变化后又回到初态的整个过程叫循环过程。 系统净吸热： 2 热机 高温热源 低温热源 2. 热机、致冷机 四、循环过程 热机 （工作于正循环） （cycle process） 致冷机 （工作于逆循环） 致冷机 高温热源 低温热源 热机的效率： 致冷机 致冷系数： 四、循环过程 热机: 蒸气机、内燃机、喷气机等 （cycle process） 液体燃料火箭 蒸气机 柴油机 汽油机 四、循环过程 冰箱、冷气机、热泵、空调等 （cycle process） 制冷机 与热泵 致冷机 : 致冷机 制冷机 热机的效率不可能达到100％ ！ 答案： 第二类永动机（从单一热源吸取热量完全用来对外做功的热机）不能实现！ 例3. 1mol氦气理想气体（Cv,m=3