进一步理解 1.克劳修斯表述是指热传导的不可逆性,开尔文表述是指摩擦生热过程的不可逆性 这两种说法实际上完全等效的,证明如下(用反证法证明) 证明:若克氏说法不成立则开氏说法也不成立 用热力学第二定律证明,采用反证法 假定克氏说法不成立,则热可以自动地从低温热源传至高温热源,可设计图中装置 热机在高温热源(T2)和低温热源(T)间工作 热机从高温热源吸收Q2的热量,其中一部分转变为功W,剩余的热量Q1转递给低温 热源 若克氏说法不成立,可将Q1的热量自动地从低温热源传至高温热源而不引起其它变 化 将以上两步骤联合起来,则可构成一个循环,其总结果是:热机从高温热源取出Q Ql的热量,并将其完全转化为功W,并不引起其它任何变化.于是开氏说法也成立 但这便做成了第二类永动机,这是违反热力学第二定律的,故假定克氏说法不成立是 错误的 2.对开氏说法不能误解为:热不能全部变为功。应注意条件,应是在不引起其它变化 的条件下,热不能完全转化为功。 【例如】理想气体等温膨胀时,△U=0,Q=一W,即把从单一热源吸收的热全部变 成了功,但体系的体积变大,压力变小,状态发生了变化 3.热力学第二定律是人类经验的总结,意思是:功可以全部转化为热而不引起其它任 何其它变化。开氏的说法断定了热和功不是完全等价的,功可以无条件的100%转化为热, 而热则不能无条件的100%的转化为功。说明热和功之间是不可逆的、有方向性的。一切 实际过程都具有不可逆性,而且他们的不可逆性都可归结为热功转换过程的不可逆性。因 此,他们的方向性都可用热功转化过程的不可逆性来表述 根据判据的共同准则:像热力学第一定律找出U、H热力学函数,由其改变量△U、△H 就可知道过程的能量变化一样。热力学第二定律中也找出了热力学函数,由其改变量判断 过程的方向和限度,要找这样的热力学函数还得从热功转化的关系中找。这就是下面要讲 的主要问题。 §33卡诺循环与卡诺定理- 10 - 进一步理解： 1. 克劳修斯表述是指热传导的不可逆性，开尔文表述是指摩擦生热过程的不可逆性， 这两种说法实际上完全等效的，证明如下(用反证法证明) 证 明： 若克氏说法不成立,则开氏说法也不成立. 用热力学第二定律证明, 采用反证法: 假定克氏说法不成立, 则 热可以自动地从低温热源传至高温热源, 可设计图中装置. • 一热机在高温热源(T2)和低温热源(T1)间工作. • 热机从高温热源吸收 Q2 的热量, 其中一部分转变为功 W, 剩余的热量 Q1 转递给低温 热源. • 若克氏说法不成立, 可将 Q1 的热量自动地从低温热源传至高温热源而不引起其它变 化. 将以上两步骤联合起来, 则可构成一个循环, 其总结果是： 热机从高温热源取出|Q2| ﹣|Q1|的热量, 并将其完全转化为功 W, 并不引起其它任何变化. 于是开氏说法也成立. 但这便做成了第二类永动机, 这是违反热力学第二定律的, 故假定克氏说法不成立是 错误的. 2. 对开氏说法不能误解为：热不能全部变为功。应注意条件，应是在不引起其它变化 的条件下，热不能完全转化为功。 【例如】 理想气体等温膨胀时，ΔU = 0，Q = −W，即把从单一热源吸收的热全部变 成了功，但体系的体积变大，压力变小，状态发生了变化。 3. 热力学第二定律是人类经验的总结，意思是：功可以全部转化为热而不引起其它任 何其它变化。开氏的说法断定了热和功不是完全等价的，功可以无条件的 100﹪转化为热， 而热则不能无条件的 100﹪的转化为功。说明热和功之间是不可逆的、有方向性的。一切 实际过程都具有不可逆性，而且他们的不可逆性都可归结为热功转换过程的不可逆性。因 此，他们的方向性都可用热功转化过程的不可逆性来表述。 根据判据的共同准则：像热力学第一定律找出 U、H 热力学函数，由其改变量 ΔU、ΔH 就可知道过程的能量变化一样。热力学第二定律中也找出了热力学函数，由其改变量判断 过程的方向和限度，要找这样的热力学函数还得从热功转化的关系中找。这就是下面要讲 的主要问题。 §3.3 卡诺循环与卡诺定理