物理学 13-6热力学第二定律的表述卡诺定理 第五版 关于热机效率及致冷机系数的讨论 热机效率]②2442↑个口△7=(x=)个 O, w 7=1少 类永个 22 园 致冷机系数]Q↑∥Z个丌↓A7=(=)↓ W 2-2 w ◆第二定律的提出第二类永动机? 1功热转换的不可逆性第一定律无法说明 2热传导的不可逆性第一定律无法说明. 第十三章热力学基础 1/20
13-6 热力学第二定律的表述 卡诺定理 第十三章 热力学基础 物理学 第五版 1/20 关于热机效率及致冷机系数的讨论 1 功热转换的不可逆性第一定律无法说明. 2 热传导的不可逆性第一定律无法说明. 1 2 1 T T = − 2 1 2 T e T T = − 2 1 1 1 Q W Q Q = − = 2 2 1 2 Q Q e Q Q W = = − =100% 2 T = 0 e = 1 2 W Q Q = = 0, 第二定律的提出 热 机 效 率 致冷机系数 第二类永动机??? 2 1 Q Q W = = 0, 第二类永动机 T T 1 2 = 2 2 1 1 Q T Q T , , , 1 2 = − T T T ( ) 2 2 1 Q W T T , , , 1 2 = − T T T ( )
物理学 第五版 13-6热力学第二定律的表述卡诺定理 导管内水流下来冲 动小轮,并用皮带使小 轮带动大轮转动,于是 拖动水斗,将水提上去 水又从导管上端流下 第二类永动机的设想图 再带动小轮,这样就可 以循环不已 第十三章热力学基础 2/20
13-6 热力学第二定律的表述 卡诺定理 第十三章 热力学基础 物理学 第五版 2/20 第 二 类 永 动 机 的 设 想 图
物理学 13-6热力学第二定律的表述卡诺定理 第五版 热力学第二定律的两种表述 (Two statements of second law of thermodynamics) 1、开尔文表述(1851)( Kelvin statement) 不可能从单一热源吸取热量使之完全变为 有用功,而不产生其它任何影响 No processes possible whose sole result is the abosrption ofheat from a reservoir the conversion of this heat into work 1),单一热源:温度均匀的热源; 2),其它影响:除单一热源吸热作功以外的任何影响 第十三章热力学基础 3/20
13-6 热力学第二定律的表述 卡诺定理 第十三章 热力学基础 物理学 第五版 3/20 一 热力学第二定律的两种表述 (Two statements of Second law of thermodynamics) 1、开尔文表述(1851)(Kelvin statement ): 不可能从单一热源吸取热量使之完全变为 有用功,而不产生其它任何影响。 1),单一热源：温度均匀的热源； 2),其它影响：除单一热源吸热作功以外的任何影响 No processes possible whose sole result is the abosrbption of heat from a reservoir & the conversion of this heat into work
物理学 13-6热力学第二定律的表述卡诺定理 第五版 OTHe W 等温膨胀过程是从单 (2T)一热源吸热作功,而不放 2 2 出热量给其它物体,它虽 V2非循环过程,但产生其它 >72|高温热源T卡诺循环 是循环过 7i1 B 热机→程,但需 两个热源, D C 且使外界 低温热源 发生变化 第十三章热力学基础 4/20
13-6 热力学第二定律的表述 卡诺定理 第十三章 热力学基础 物理学 第五版 4/20 等温膨胀过程是从单 一热源吸热作功，而不放 出热量给其它物体，它虽 非循环过程，但产生其它 影响。 1 2 ( , , ) p1 V1 T ( , , ) p2 V2 T p1 p2 V1 V2 p o V W QT E W o V p T2 W T1 A B C D T1 T2 卡诺循环 是循环过 程，但需 两个热源, 且使外界 低温热源T2 发生变化. 高温热源T1 热机 Q1 Q2 W
物理学 13-6热力学第二定律的表述卡诺定理 第五版 2、克劳修斯表述( lausius statement): 不可能把热量从低温物体自动传到高温物体,而 不产生其它任何影响。 No processes possible whose sole result is the transfer ofheat from a cooler to a hotter body > 高温热源T B 致冷机≥—四 D 低温热源T2 虽然卡诺致冷机能把热量从低温物体移至 高温物体,但需外界作功且使环境爱生变化,心 第十三章热力学基础 5/20
13-6 热力学第二定律的表述 卡诺定理 第十三章 热力学基础 物理学 第五版 5/20 2、克劳修斯表述(Clausius statement)： 不可能把热量从低温物体自动传到高温物体，而 不产生其它任何影响。 V o p T2 W T1 A B C D T1 T2 Q2 Q1 虽然卡诺致冷机能把热量从低温物体移至 高温物体，但需外界作功且使环境发生变化 . 高温热源T1 低温热源T2 致冷机 Q1 Q2 W No processes possible whose sole result is the transfer of heat from a cooler to a hotter body
物理学 13-6热力学第二定律的表述卡诺定理 第五版 热力学第二定律的两种表述表明 (Two statements of second law of thermodynamics) 在自然界中,热量的传递和热功之间的转换 都是有方向性的,这个方向性是:在一个孤立系 统中,热量只能自动地从高温物体传递的低温物 体,而不能相反进行;在一个循环过程中,功能 全部转变为热,而热不能全部转变为功。 In nature there is directionality in both the transport heat the conversion between heat work, The directionality is: In an isolated system, heat can only spontaneously flow from a high temperature objects to a low temperature objects, but not the other way around, in a cyclic process work can totally be converted into heat, but heat can not be totally converted into work 第十三章热力学基础 6/20
13-6 热力学第二定律的表述 卡诺定理 第十三章 热力学基础 物理学 第五版 6/20 在自然界中，热量的传递和热功之间的转换 都是有方向性的，这个方向性是：在一个孤立系 统中，热量只能自动地从高温物体传递的低温物 体，而不能相反进行；在一个循环过程中，功能 全部转变为热，而热不能全部转变为功。 In nature there is directionality in both the transport heat & the conversion between heat & work, The directionality is: In an isolated system, heat can only spontaneously flow from a high temperature objects to a low temperature objects, but not the other way around, in a cyclic process work can totally be converted into heat ,but heat can not be totally converted into work 热力学第二定律的两种表述表明 (Two statements of Second law of thermodynamics)
物理学 13-6热力学第二定律的表述卡诺定理 第五版 3、两种表述图示( Schematic diagram of two statement: 开尔文表述 克劳修斯表述 (Kelvin statement)(Clausius statement) 高温热源T1 高温热源T 热机 致机 低温热源T2 低温热源T2 第十三章热力学基础 7/20
13-6 热力学第二定律的表述 卡诺定理 第十三章 热力学基础 物理学 第五版 7/20 3、两种表述图示(Schematic diagram of two statement): 开尔文表述 (Kelvin statement ) 低温热源T2 高温热源T1 热机 Q W Q= 克劳修斯表述 (Clausius statement) 高温热源T1 低温热源T2 致冷机 Q Q
物理学 第五版 13-6热力学第二定律的表述卡诺定理 4、两种表述的等效性( Equivalence of two statement): 开尔文表述不成立 克劳修斯表述不成立 高温热源T 高温热源高温热源T w+O 热枫 卡诺致冷机 到机 低温热源T2 低温热源2低温热源7 开尔文表述 卡诺致冷机]克劳修斯表述 第十三章热力学基础 8/20
13-6 热力学第二定律的表述 卡诺定理 第十三章 热力学基础 物理学 第五版 8/20 4、两种表述的等效性 (Equivalence of two statement): 低温热源T2 高温热源T1 热机 Q W Q= 开尔文表述 开尔文表述不成立 高温热源T1 低温热源T2 卡诺致冷机 Q W Q+ 高温热源T1 低温热源T2 致冷机 Q Q 卡诺致冷机 克劳修斯表述 克劳修斯表述不成立
物理学 第五版 13-6热力学第二定律的表述卡诺定理 两种表述的等效性( Equivalence of two statement 劳修斯表述不成立 开尔文表述不成立 高温热源T高温热源 高温热源T C-O 致米机)(卡诺热> L OW=0=Ol 低温热源2低温热源T2 低温热源T2 克劳修斯表述卡诺热机 开尔文表述 第十三章热力学基础 9/20
13-6 热力学第二定律的表述 卡诺定理 第十三章 热力学基础 物理学 第五版 9/20 4、两种表述的等效性 (Equivalence of two statement): 高温热源T1 低温热源T2 致冷机 Q Q 克劳修斯表述 劳修斯表述不成立 高温热源T1 低温热源T2 卡诺热机 Q Q W 卡诺热机 W Q Q = − 低温热源T2 高温热源T1 热机 Q Q − W Q Q = − 开尔文表述不成立 开尔文表述
物理学 13-6热力学第二定律的表述卡诺定理 第五版 (Kelvin statement 高温热源石 LS/CLausius statement) 高温热源T 全 等 热 效 致派机 低温热源T2 低温热源T2 1热力学第二定律是大量实验和经验的总结 意2热力学第二定律可有多种说法每一种说法 都反映了自然界过程进行的方向性 第十三章热力学基础 10/20
13-6 热力学第二定律的表述 卡诺定理 第十三章 热力学基础 物理学 第五版 10/20 低温热源T2 高温热源T1 热机 Q W Q= (Kelvin statement ) 高温热源T1 低温热源T2 致冷机 Q Q (Clausius statement) 注 意 1热力学第二定律是大量实验和经验的总结. 2热力学第二定律可有多种说法,每一种说法 都反映了自然界过程进行的方向性 . 完 全 等 效