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卡诺循环与卡诺定理
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？

热二律
t >100％不可能
热二律否定第二类永动机
t =100％不可能
卡诺循环与卡诺定理
法国工程师卡诺 (S. Carnot)，
1824年提出
卡诺循环
既然
t =100％不可能
热机能达到的最高效率有多少？
热二律奠基人
效率最高
S. 卡诺 Nicolas Leonard Sadi Carnot
（1796-1832）法国
卡诺循环和卡诺定理,热二律奠基人
卡诺循环— 理想可逆热机循环
卡诺
循环
示意
图
4-1绝热压缩过程，对内作功
1-2定温吸热过程， q1 = T1(s2-s1)
2-3绝热膨胀过程，对外作功
3-4定温放热过程， q2 = T2(s2-s1)
卡诺循环热机效率
卡诺循环热机效率
T1
T2
Rc
q1
q2
w
t,c只取决于恒温热源T1和T2
而与工质的性质无关；
卡诺循环热机效率的说明
T1 t,c , T2 c ，温差越大， t,c越高
当T1=T2， t,c = 0, 单热源热机不可能
T1 = K, T2 = 0 K, t,c < 100%， 热二律
T0 c
卡诺逆循环 卡诺制冷循环
T0
T2
制冷
T0
T2
Rc
q1
q2
w
T
s
s2
s1
T2 c
第二类永动机
单热源热机
水面
制冷系统
耗功
水
发电机
蒸汽
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－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
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 Q2’
Q1’
WA
Q1
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 Q2
Q2
WA
Q1
Q2
对外作功WA
对冷源放热Q2

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