高等教育出版社：《物理化学》课程电子教案（PPT课件）第二章 热力学第二定律

总循环：△U=0,一W(总)=Q(总)A→B：定温可逆膨胀，从高温热源吸热Q2Q2 = - Wi= nRT2 ln (V2 /Vi)B→C：绝热可逆膨胀，Q=0C→>D:定温可逆压缩，向低温热源放热Q;：Qi = —Ws=nRT, ln(V4/V3)D→A:绝热可逆压缩，Q=0VV4一W(总)=Q(总)= Q2 + Q11 = nRT ln3TrV16退出返回且录第二草热力学第二定律

第二章 热力学第二定律 返回目录 退出 16 总循环：U=0, －W(总) = Q(总) －W(总) = Q(总) = Q2 + Q1 AB：定温可逆膨胀，从高温热源吸热Q2： Q2 = －W1= nRT2 ln (V2 /V1 ) CD：定温可逆压缩，向低温热源放热Q1： Q1 = －W3= nRT1 ln (V4 /V3 ) BC：绝热可逆膨胀，Q=0 DA:绝热可逆压缩，Q=0 2 4 2 1 1 3 ln ln V V nRT nRT V V  

nRT, In+nRT InWVV热机效率：n=Q2nRT, In VB→C：绝热可逆膨胀：: T2 V2-1 = T Vsr-1绝热可逆压缩：D→A: 3T2 Viy-1 = Ti V4y-1两式相除得：V2 /V1 =V3 /V4V2WT, -T-W = nR(T, -T)lnnRVT,Q27返回且录退出第二草热力学第二定律

第二章 热力学第二定律 返回目录 退出 17 热机效率： BC：绝热可逆膨胀：T2 V2  -1 = T1 V3  -1 DA：绝热可逆压缩： T2 V1  -1 = T1 V4  -1 2 1 2 2   R    W T T Q T 2 2 1 1   (  )ln V W nR T T V 两式相除得: V2 /V1 =V3 /V4 1 2 2 3 4 1 1 2 2 2 ln ln ln V V nRT V V nRT V V nRT Q W     

卡诺定理：（1824年）1.在两个确定热源之间工作的所有热机中，卡诺热机效率最大，即n<nR。否则违反热力学第二定律。T, -Tn<nr =T2.卡诺热机的效率只与热源温度有关，而与工作介质无关。否则亦违反热力学第二定律。反证法证明卡诺定理1：18返回且录退出第二章热力学第二定律

第二章 热力学第二定律 返回目录 退出 18 卡诺定理：（1824年） 1.在两个确定热源之间工作的所有热机中，卡诺 热机效率最大，即 < R。否则违反热力学第 二定律。 2.卡诺热机的效率只与热源温度有关，而与工作 介质无关。否则亦违反热力学第二定律 。 反证法证明卡诺定理1： 2 1 2 R T T T     

假定>R’高温热源T则|W>|W，根据能吸热Q2放热Q2量守恒原理，可得做出功W1R11/</011做功W放热Qi若使卡诺热机R逆转一吸热Q成冷冻机，并与热机I低温热源T联合运行。联合热机工作的总结果是：19返回且录退出第二草热力学第二定律

第二章 热力学第二定律 返回目录 退出 19 低温热源T1 高温热源T2 吸热Q2 放热Q1 做出W 吸热Q2 放热Q1  做出功W  假定I > R ， 则|W | >| W|，根据能 量守恒原理，可得  Q1    Q1  放热Q2 I R 联合热机工作的总结果是： 若使卡诺热机R逆转 成冷冻机，并与热机I 联合运行。 吸热Q2 做出功W  放热Q1  吸热Q1 做功W

联合热机工作的总结果是：高温热源T没有任何变化低温热源T损失|Q1-|Qi"\热；环境得到了IW'-|W功因此，低温热源T所少掉的热全部变成了功，除此以外，没有任何其它变化这样即可实现从单一热源吸热而连续不断做功的第二类永动机，但这是不可能的。所以ni<nR20返回且录退出第二章热力学第二定律

第二章 热力学第二定律 返回目录 退出 20 这样即可实现从单一热源吸热而连续 不断做功的第二类永动机，但这是不可能 的。所以I < R 联合热机工作的总结果是： 高温热源T2没有任何变化； 低温热源Tl损失 Q1    Q1 热； 环境得到了|W  |  |W|功。 因此，低温热源T1所少掉的热全部变成了 功，除此以外，没有任何其它变化