同 JE克劳修斯(1822-1888
同 学 们 好 J.E克劳修斯(1822-1888)
大学物理 第五节热力学第二定律 热力学第一定律:能量转换和守恒定律 凡违反热力学第一定律的过程不可能发生。 第一类永动机不可能成功! 是否凡遵从热力学第一定律的过程一定发生? 功热转换 热传导能量转换有一定方向和限度 扩散 热力学第二定律:描述自然界能量转换的方向和限度。 用否定形式表述 特征表述方式多样 统计意义 反证法 第2页共19页
大学物理 第2页 共19页 第五节 热力学第二定律 热力学第一定律:能量转换和守恒定律 凡违反热力学第一定律的过程 不可能发生。 ——第一类永动机不可能成功! 是否凡遵从热力学第一定律的过程一定发生? 功热转换 热传导 扩散…... 能量转换有一定方向和限度 热力学第二定律:描述自然界能量转换的方向和限度。 用否定形式表述 表述方式多样 反证法 统计意义 …... 特征
大学物理 热力学第二定律的两种典型表述及其等效性 1.开尔文表述(K) 从热机角度(热功转换角度)说明能量转换的方向 和限度 *不可能从单一热源吸取热量使之完全转变为有用 功而不产生其他影响。 或: 惟一效果是热全部转换为功的过程是不可能实现的。 单热源热机是不可能制成的。 第二类永动机(7= 是不可能制造成功的。 第3页共19页
大学物理 第3页 共19页 一、热力学第二定律的两种典型表述及其等效性 1.开尔文表述 (K) 从热机角度(热功转换角度)说明能量转换的方向 和限度: * 不可能从单一热源吸取热量使之完全转变为有用 功而不产生其他影响。 或: * 惟一效果是热全部转换为功的过程是不可能实现的。 * 单热源热机是不可能制成的。 T Q A 是不可能制造成功的。 * 第二类永动机 ( = 1)
大学物理 注意理解: 0热力学第一定律和第二定律是互相独立的 比较:第一类永动机: 第二类永动机: 不耗能,只做功Q1=A(Q2=0) 11>100%(7=∞) 7=100 违反热力学第一定律违反热力学第二定律 第4页共19页
大学物理 第4页 共19页 注意理解: 热力学第一定律和第二定律是互相独立的。 比较: 第一类永动机: 第二类永动机: 不耗能,只做功 100% ( = ) 违反热力学第一定律 A ( 0) Q1 = A Q2 = =100% 违反热力学第二定律 A T Q1
大学物理 热力学第二定律并不意味着热不能完全转变为功 例:理想气体等温膨胀 △T=0其他影响 △E=0V>0 T 不违反热力学第二定律 关键词:“无其他影响” 热完全转变为功而且系统和外界均复原是不可能的。 第5页共19页
大学物理 第5页 共19页 热力学第二定律并不意味着热不能完全转变为功 关键词:“无其他影响” 热完全转变为功,而且系统和外界均复原是不可能的。 V 0 例:理想气体等温膨胀 T = 0 其他影响 E = 0 Q = A 不违反热力学第二定律 T
大学物理 ●热力学第二定律指出了热功转换的方向性 功自及热100%转换 中日&功不能100%转换 热力学第二定律与能源危机 热力学第一定律: 能量转换并守恒,何来能源危机? 热力学第二定律: 能量做功的能力下降,能量品质下降。 第6页共19页
大学物理 第6页 共19页 热力学第二定律指出了热功转换的方向性 功 自发 热 100 % 转换 热 非自发 功 不能 100% 转换 热力学第二定律与能源危机 能量做功的能力下降,能量品质下降。 热力学第二定律: 热力学第一定律: 能量转换并守恒,何来能源危机?
大学物理 2.克劳修斯表述(C) 从致冷机角度(热传导角度)说明能量转换的方向和 限度: 热量不能自动地从低温物体传到高温物体 或: *A=0Q2=Q1w=2=∞0 A 的致冷机是不可能成功。 A=0 米第二类永动机是不可能成功的。 第7页共19页
大学物理 第7页 共19页 2. 克劳修斯表述 (C ) 从致冷机角度(热传导角度)说明能量转换的方向和 限度: * 热量不能自动地从低温物体传到高温物体。 或: * 第二类永动机是不可能成功的。 的致冷机是不可能成功的 。 = = = = A Q A Q Q w 2 * 0 2 1 Q A=0 T1 T2 Q
大学物理 注意理解: o热力学第二定律并不意味着热量不能从低温物体 传到高温物体 例:电冰箱 关键词:“自动”即热量从低温物体传到高温 物体不能在不产生其他影响情况下自发进行。 热力学第二定律指出了热传导方向性 高温自动 低温 低温非自动 高温(外界做功) 第8页共19页
大学物理 第8页 共19页 注意理解: 热力学第二定律指出了热传导方向性 高温 自动 低温 低温 非自动 高温 (外界做功) 热力学第二定律并不意味着热量不能从低温物体 传到高温物体 关键词:“自动” 即热量从低温物体传到高温 物体不能在不产生其他影响情况下自发进行。 例:电冰箱
大学物理 3两种表述的等效性 正定理:如果K成立,C一定成立 逆定理:如果C成立,K一定成立 否定理:如果K不成立,C一定不成立 逆否定理:如果C不成立,K一定不成立 用反证法证明后两项 自学P22(P.64) 第9页共19页
大学物理 第9页 共19页 3. 两种表述的等效性 正定理:如果 K 成立,C 一定成立 逆定理:如果 C 成立,K 一定成立 否定理:如果 K 不成立,C 一定不成立 逆否定理:如果 C 不成立,K 一定不成立 用反证法证明后两项 自学P.222 (P.664)
大学物理 4.热力学第二定律表述的多样性 凡满足能量守恒定律,而实际上又不可实现的过程 都可以作为热力学第二定律的一种表述,而且彼此等 效 K,C为两种标准表述 历史上最早提出 抓住典型过程:从热机,致冷机角度阐述。 练习:判断正误 0热量不能从低温物体传向高温物体 e热不能全部转变为功× 第10页共19页
大学物理 第10页共19页 4. 热力学第二定律表述的多样性 凡满足能量守恒定律,而实际上又不可实现的过程 都可以作为热力学第二定律的一种表述,而且彼此等 效。 K, C 为 两种标准表述 • 抓住典型过程:从热机,致冷机角度阐述。 • 历史上最早提出 练习:判断正误 热量不能从低温物体传向高温物体 热不能全部转变为功 × ×