6第六章热力学第二定律及第六章作业

第六章热力学

一、循环过程系统的状态经过一系列变化过程后，又回到原来的状态的过程AE=O正循环在p・v图中沿顺时针方向进行的循环工作物质做正循环的机器叫热机（如蒸汽机、内燃机），它是把热量持续地转变为功的机器热机（正循环）W0热机效率热机循环过程中，物质对外所做的功，与它吸收的热量之比_W_0-0Q2，系统对外做的功（正循环过程）闭合曲线所包围的面积•正循环过程（热机循环）1»20二鸟一片+树PoAV21—Q》=E]—E》—系统对外所做的功为期—*=Q—0AW=A2每一个正循环过程中，系统从高温物质吸收热量，不能完全转化为系统对外做的功，一局部传到低温热源而废弃A热机持续地将热量转变为功的机器.冷凝器►play■stop工作物质（工质）:热机中被利用来吸收热量并对外做功的物质.A逆循环在P・V图中沿逆时针方向进行的循环即外界对»外界对系统做的功（负循环过程）w=j）•逆循环过程（制冷机循环）1n2Q2—f2_E]+W2每一个逆循环过程中，系统在外界对系统做功的条件下，把低温热源的热量转到高温热源去，使低温热源温度降低»冰箱循环示意图例Imol氧气（视为刚性气体），循环过程・a求循环效率QT=Wah=vRTln^PcYa=PNb=VRT0=呢疽va53Inb一c过程是等压过程，放热，作功为whc=pyc-vh=

1.013*IO*

22.4—

44.8*10一3=—22690c-a过程是等容过程，不作功，吸热为.rQv=v=RttPbvb=vRTbpyc=vRTc、Ta=Tb，Pb=Pc0二；5*-匕=56730循环作的净功为此争=叱/明/贸循环吸热为0及=Qab+Qca—315Z循环效率为〃号=矗=

7.89%第六章热力学

二、卡诺循环1824年法国的年青工程师卡诺提出一个工作在两热源之间的理想循环一卡诺循环.卡诺循环由两个准静态等温过程和两个准静态绝热过程组成＞卡诺正循环高温热源A匝低温热源III・理想气体卡诺循环热机效率的计算卡诺循环A-B等温膨胀B—C绝热膨胀C—D等温压缩D—A绝热压缩A—B等温膨胀吸热IIIQi=v77]ln-C—Q等温压缩放热V0=相1岫*BC绝热过程顷匕=顷峙-1匕=一7卡诺机效率E号土知〃_10_10LIn岭/的J卡诺热机效率吁=1-亏‘1卡诺热机效率与工作物质无关，只与两个热源的温度有关两热源的温差越大，那么卡诺循环的效率越高.III＞卡诺逆循环D—C等温膨胀吸热Qi=vRT]ln^B—A等温压缩放热IIIQ2=vRT2\n^A—D绝热过程峙-1匕=顷皿C—B绝热过程CD|e.|-|e2|vRT2InvRTIn匕—vRTIn匕匕V4制冷系数取决于两个热源的温度，与工作物质无关!图中两卡诺循环吗？=〃2〃2

三、热力学第二定律热机效率叮=1-岩=ioo%（e2=o）想法一单一热源机（第二类永动机）想法二不消耗外界功的制冷机高温热源III低温热源III低温热源III高温热明20W=Q致冷机＞开尔文表述＞克劳修斯表述不可能把热量从低温物体转到高温物体而不引起其他的变化•另一种说法理想制冷机不可能QiQi•说明了*网=2^—°°不可能＞自然过程的方向性•可逆过程在系统状态变化过程中，如果逆过程能重复正过程的每一状态，而不引起其他变化对外界引起的一切影响这样的过程叫做可逆过程.•不可逆过程:在不引起其它变化的条件下，不能使逆过程重复正过程每一状态，或者虽然重复但必然会引起其他变化这样的过程都叫做不可逆过程.结论一切与热现象相关的实际过程都是不可逆的!•永动机的设想图导管内水流卜来冲动小轮，并用皮卅使小轮带动大轮转动，于是拖动水斗将水提上去水又从导管上端流R再带动小轮，这样就可以循环不已.第六章热力学作业:Imol的氢气，压强为105pa温度为20°C时，体积为V，今使它经以下两个过程到达同一个状态

（1）先保持体积不变，加热使温度增加到80°C然后等温膨胀，体积增大到原来体积的2倍；

（2）先使它等温膨胀到原来体积的两倍，然后保持体积不变，再加热到80°C；分别计算两种过程中吸收的热量，体积对外做的功和内能的增量，画出P・V图理想气体做绝热膨胀，由初态（P，Vo）至末态（PV）试证明PV-PV

（1）在此过程中对外做的功为w=i-r有25mol的单原子气体，作如下图的循环过程（ac为等温过程），求

（1）各过程吸放热，内能改变及做的功；

（2）循环效率%=

2.0x10—2^3岭=

3.010一2秫3n过程特征第一定律内能增量对外做功吸收热量摩尔热容等体v=c7=cQ=ae0-R2等压P=C7=cQ=AE+Wv RT2-LvCpLF.-R+R2等温T=CPV=CQ=W0vRTln^-%vRTln^%绝热迫=0PVr=cAE=—W*¥00。