第三章 热力学第二定律 热力学第一定律指出了能量的守恒和 转化以及在转化过程中各种能量具有相应 的当量关系,但它不能指出变化的方向和 变化进行的限度。 违反热力学第一定律的过程肯定不能 实现,不违反热力学第一定律的过程是否 定能实现?
1 第三章 热力学第二定律 热力学第一定律指出了能量的守恒和 转化以及在转化过程中各种能量具有相应 的当量关系,但它不能指出变化的方向和 变化进行的限度。 违反热力学第一定律的过程肯定不能 实现,不违反热力学第一定律的过程是否 一定能实现?
§3.1卡诺循环 1.定义: 由两个等温可逆 过程和两个绝热可逆 过程组成的、以理想 Q=0 气体为工作介质的理 想循环
2 §3.1 卡诺循环 由两个等温可逆 过程和两个绝热可逆 过程组成的、以理想 气体为工作介质的理 想循环。 1. 定义:
(1)等温可逆膨胀 U=f(T), △U=0 Q=-W=nRT In(V2/V)=nRT In(P/P2) (2)绝热可逆膨胀 Q=0 W2=AU2=-JnCym dT (3)等温可逆压缩 Q3=-W3=nRT2In(V/V3)=nRT2In(P3/Pa) (4)绝热可逆压缩 Q=0 Wa=AU=-JnCvm dT
3 (1) 等温可逆膨胀 U = f(T) , U = 0 Q1 = -W1 = nRT1 ln(V2 /V1 ) = nRT1 ln(P1 /P2 ) (2) 绝热可逆膨胀 Q= 0 W2= U2 = -∫nCV,m dT (3) 等温可逆压缩 Q3 = -W3 = nRT2 ln(V4 /V3 ) = nRT2 ln(P3 /P4 ) (4) 绝热可逆压缩 Q= 0 W4= U4= -∫nCV,m dT
经一循环后,体系回到原来状态 △U=0: O=-W Q=ΣQ=Q1+Q2 =nRT In(V2/V)+nRT2In(V/V3) 将绝热可逆过程方程代入,整理 (V2V3)1-r=T2T1(V4/W1)1-r=T2/T 得:Q=-w=nRT1-T2)In(V,/V)
4 经一循环后,体系回到原来状态 U =0, Q = -W Q = Qi = Q1+ Q2 = nRT1 ln(V2 /V1 ) + nRT2 ln(V4 /V3 ) 将绝热可逆过程方程代入,整理 Q = -W = nR(T1 – T2 )ln(V2 /V1 ) (V2 /V3 ) 1-r =T2 /T1 (V4 /V1 ) 1-r =T2 /T1 得:
2.热机效率 (1)定义:n=-W/Q1
5 2. 热机效率 (1) 定义: = - W/Q1