3.1.3热力学第二定律的数学式表述 热力学第一定律的本质为能量守恒原理：每 一物体都存在一状态函数称为热力学能函数U,在 孤立系统中。不管发生任何变化，各物体的热力 学能总和恒定不变。 ∑B△UB=0 热力学第二定律的本质为熵增加原理：每一 物体都存在一状态函数称为熵S。在孤立系统中， 不管发生任何变化，各物质的熵总和永不降低。 ∑B△SB≥0
3.1.3 热力学第二定律的数学式表述 热力学第一定律的本质为能量守恒原理：每 一物体都存在一状态函数称为热力学能函数U，在 孤立系统中。不管发生任何变化，各物体的热力 学能总和恒定不变。 ∑B △UB＝0 热力学第二定律的本质为熵增加原理：每一 物体都存在一状态函数称为熵S 。 在孤立系统中， 不管发生任何变化，各物质的熵总和永不降低。 ∑B△SB≥0
3.2卡诺循环与卡诺定理 3.2.1卡诺循环(Carnot cycle) 高温存储器 1824年，法国工程师 N.L.S.Carnot(1796~1832)设计 了一个循环，以理想气体为 工作物质，从高温（工）热源吸 热机 收Q的热量，一部分通过理 想热机用来对外做功W,另一 部分Q的热量放给低温(T)热 源。这种循环称为卡诺循 低温存储器 环。 卡诺循环
3.2卡诺循环与卡诺定理 3.2.1卡诺循环（Carnot cycle） 1824 年，法国工程师 N.L.S.Carnot (1796~1832)设计 了一个循环，以理想气体为 工作物质，从高温 热源吸 收 的热量，一部分通过理 想热机用来对外做功W，另一 部分 的热量放给低温 热 源。这种循环称为卡诺循 环。 ( ) Th Qh Qc ( ) Tc
lmol理想气体的卡诺循环在pV图上可以分为四步： 过程1：等温(T)可逆膨胀由p,V到p,'(A→B) △U=0 形=-nRn点 Q.=-W 所作功如AB曲线下的面积所示。 A(piVi) B(p2V2) 卡诺循环第一步
1mol 理想气体的卡诺循环在pV图上可以分为四步： 过程1：等温( ) Th 可逆膨胀由 p1V1到 (A B) p2V2 → 0 ∆U1 = 2 1 h 1 ln V W nRT V = − 所作功如AB曲线下的面积所示。 Q W h 1 = −
过程2：绝热可逆膨胀由p,V,I,到pVT(B→C) 92=0 所=A,=nCrndT 所作功如BC曲线下的面积所示。 A(piVi) B(p2V2) C(paVs) 卡诺循环第二步
过程2：绝热可逆膨胀由 p2 2 V Th到 3 3 c pVT (B → C) 0 Q2 = 所作功如BC曲线下的面积所示。 ∫ = ∆ = ch d 2 2 m TT W U nCV , T
过程3：等温(Tc)可逆压缩由p,',到p'(C→D) △U3=0 W=-nRT。ln Q。=-W 环境对体系所作功如DC曲线下的面积所示 A(piVi) B(pzV2) D(p4Va) C(paVa) 卡诺循环第三步
过程3：等温(TC)可逆压缩由 p3V3 到 (C D) p4V4 → 3 4 3 c 3 0 ln U V W nRT V ∆ = = − 环境对体系所作功如DC曲线下的面积所示 Q W c 3 = −