江苏大学：《大学物理》课程教学资源（PPT课件）第六章 热力学基础 6.5 可逆过程与不可逆过程 卡诺定理

6.5可逆过程与不可逆过程卡诺定理 6.5可逆过程与不可逆过程卡诺定理 一.可逆过程与不可逆过程 假设有一个过程，使系统从状态A变化到状 态B。如果存在另一个过程，不仅使系统从状态B 重复原过程的每个状态反向变化到状态A,而且 使外界的一切也都回复到原状态，则系统从状态 A变化到状态B的过程叫做可逆过程。 一切与热现象有关的实际宏观过程都是不可 逆的。（准静态过程是可逆过程。） 摩擦而使功变成热量的过程。 热量自发地从高温物体传向低温物体的过程。 气体向真空绝热自由膨胀的过程。 前页后页目录

前页 后页 目录 1 6.5 可逆过程与不可逆过程 卡诺定理 一. 可逆过程与不可逆过程 假设有一个过程，使系统从状态A变化到状 态B。如果存在另一个过程，不仅使系统从状态B 重复原过程的每个状态反向变化到状态A，而且 使外界的一切也都回复到原状态，则系统从状态 A变化到状态B的过程叫做可逆过程。 一切与热现象有关的实际宏观过程都是不可 逆的。(准静态过程是可逆过程。) 摩擦而使功变成热量的过程。 热量自发地从高温物体传向低温物体的过程。 气体向真空绝热自由膨胀的过程。 6.5 可逆过程与不可逆过程 卡诺定理

6.5可逆过程与不可逆过程卡诺定理 二.卡诺定理 (1)在同样高温热源（T)和低温热源(T2)之间工 作的一切可逆热机，不论用什么工作物质，其效率 都等于 n=n=1- (2)在同样高温热源（T1)和低温热源（T2)之间工 作的一切不可逆热机，其效率不能高于（实际上是 小于)可逆热机的效率，即 n"≤n 卡诺热机的效率最高 以下为定理证明，选讲 前页后页且录2

前页 后页 目录 2 6.5 可逆过程与不可逆过程 卡诺定理 二. 卡诺定理 (1) 在同样高温热源（T1）和低温热源（T2）之间工 作的一切可逆热机，不论用什么工作物质，其效率 都等于 2 1 1 T T    = = − (2) 在同样高温热源（T1）和低温热源（T2）之间工 作的一切不可逆热机，其效率不能高于（实际上是 小于）可逆热机的效率，即      以下为定理证明，选讲 卡诺热机的效率最高

6.5可逆过程与不可逆过程卡诺定理 2)卡诺定理的证明 高温热源 定理（②）的证明 调节两台热机功相等， 两台热机的效率 可逆机 不可逆机们 A n”= g 低温热源 假设n'2 即2-A>Q”-A 则22>25 复合机违背热力学第二定律。所以假设不成立。 所以n"≤n 不可逆机的效率不高于可逆机的效率 前页后页目录3

前页 后页 目录 3 6.5 可逆过程与不可逆过程 卡诺定理 定理 (2)的证明 调节两台热机功相等， 两台热机的效率 假设 得 Q Q 1 1    则 Q Q 2 2    复合机违背热力学第二定律。所以假设不成立。 低温热源 Q2  高温热源 Q1  不可逆机 A Q2  Q1   可逆机  所以           1 A Q  =  1 A Q  =  2) 卡诺定理的证明 即 Q A Q A 1 1   −  − 不可逆机的效率不高于可逆机的效率

6.5可逆过程与不可逆过程卡诺定理 定理(1)的证明 高温热源 高温热源 n卡诺机 可逆机n n卡诺机 可逆机n 021 2 低温热源 低温热源 同理 n≤n n≤n 所以7=7=1 12 可逆机的效率都相等 本节完 前页后页目录 4

前页 后页 目录 4 6.5 可逆过程与不可逆过程 卡诺定理 定理 (1)的证明 同理        所以 本节完    = 2 1 1 T T = − 低温热源 Q2  高温热源 Q1  可逆机 A Q2 Q1  卡诺机  低温热源 Q2  高温热源 Q1  可逆机 A Q2 Q1  卡诺机  可逆机的效率都相等