第四章 热力学第二定律
第四章 热力学第二定律
54-1热二律的表述与实质 热二律的表述有60-70种 热功转换 传热 1851年 1850年 开尔文一普朗克表述 克劳修斯表述 热功转换的角度 热量传递的角度
§4-1 热二律的表述与实质 热功转换 传 热 热二律的表述有 60-70 种 1851年 开尔文－普朗克表述 热功转换的角度 1850年 克劳修斯表述 热量传递的角度
开尔文-普朗克表述 不可能从单一热源取热,并使之完全 转变为有用功而不产生其它影响。 理想气体⑦过程g= 热机不可能将从热源吸收的热量全部转 变为有用功,而必须将某一部分传给冷源 冷热源:容量无限大,取、放热其温度不变
开尔文－普朗克表述 不可能从单一热源取热，并使之完全 转变为有用功而不产生其它影响。 热机不可能将从热源吸收的热量全部转 变为有用功，而必须将某一部分传给冷源。 理想气体 T 过程 q = w 冷热源:容量无限大，取、放热其温度不变
热二律与第二类永动机 第二类永动机:设想的从单一热源取热并 使之完全变为功的热机。 这类永动机 并不违反热力 但违反了热 学第一定律 力学第二定律 第二类永动机是不可能制造成功的 环境是个大热源
但违反了热 力学第二定律 热二律与第二类永动机 第二类永动机：设想的从单一热源取热并 使之完全变为功的热机。 这类永动机 并不违反热力 学第一定律 第二类永动机是不可能制造成功的 环境是个大热源
克劳修斯表述 不可能将热从低温物体传至高温物体 而不引起其它变化。 空调,制冷代价:耗功 热量不可能自发地、不付代价地从低 温物体传至高温物体
克劳修斯表述 不可能将热从低温物体传至高温物体 而不引起其它变化。 热量不可能自发地、不付代价地从低 温物体传至高温物体。 空调,制冷 代价：耗功
两种表述的关系 开尔文一普朗克 克劳修斯表述 表述 完全等效 违反一种表述,必违反另一种表述!!
两种表述的关系 开尔文－普朗克 表述 完全等效!!! 克劳修斯表述： 违反一种表述,必违反另一种表述!!!
证明1、违反开表述导致违反克表述 反证法:假定违反开表述 热机A从单热源吸热全部作功 W T1热源 用热机A带动可逆制冷机B 取绝对值 Q1 21=WA+22 AWAB Q1,-2=WA=Q1 Q1,-1=Q2 违反克表述 冷源T2<T1
证明1、违反开表述导致违反克表述 Q1 ’ = WA + Q2 ’ 反证法：假定违反开表述 热机A从单热源吸热全部作功 Q1 = WA 用热机A带动可逆制冷机B 取绝对值 Q1 ’ -Q2 ’= WA = Q1 Q1 ’ -Q1 = Q2 ’ 违反克表述 T1 热源 A B 冷源 T2 <T1 Q2 ’ Q1 ’ WA Q1
证明2、违反克表述导致违反开表述 反证法:假定违反克表述 Q2热量无偿从冷源送到热源 假定热机A从热源吸热Q1 T1热源 对外作功WA Q 对冷源放热Q2 A WA=21-22 冷源无变化 从热源吸收Q1-Q2全变成功W冷源T2<T 违反开表述
证明2、违反克表述导致违反开表述 WA = Q1 - Q2 反证法：假定违反克表述 Q2热量无偿从冷源送到热源 假定热机A从热源吸热Q1 冷源无变化 从热源吸收Q1 -Q2全变成功WA 违反开表述 T1 热源 A 冷源 T2 <T1 Q2 Q2 WA Q1 Q2 对外作功WA 对冷源放热Q2
热二律的实质 自发过程都是具有方向性的 表述之间等价不是偶然,说明共同本质 若想逆向进行,必付出代价
热二律的实质 • 自发过程都是具有方向性的 • 表述之间等价不是偶然，说明共同本质 • 若想逆向进行，必付出代价
热一律与热二律 热一律否定第一类永动机 7>100%不可能 热二律否定第二类永动机 7=100%不可能 热机的热效率最大能达到多少 又与哪些因素有关?
热一律否定第一类永动机 热机的热效率最大能达到多少？ 又与哪些因素有关？ 热一律与热二律 t >100％不可能 热二律否定第二类永动机 t =100％不可能