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热力学第二定律
热力学第二定律
1. 热力学第二定律的两种表述
不可能制造出这样一种循环工作的热机，它只从单一热源吸取热量，使之完全变为有用功而不引起其它变化。
不可能把热量从低温物体自动传到高温物体而不引起外界的变化。
Kelvin 表述：
Clausius 表述：
热功转换过程具有方向性（不可逆）。
热传递过程具有方向性（不可逆）。
自然界的自发过程具有方向性（不可逆性）！
开尔文从热机角度，克劳修斯从致冷机角度描述热力学第二定律，两者等价。
等价
五、热力学第二定律
摩擦生热
自然界的自发过程具有方向性（不可逆性）:
热传导
气体的自由膨胀
生命的成长与衰老
不同气（液）体的混合
地球生物的进化
宇宙的进化
（1）考虑系统从状态A到状态B的过程，若当系统从B回复到A时，外界也同时复原，则称该过程为可逆过程；如果外界不能同时复原，就为不可逆过程。
② 无能量耗散（无摩擦力、粘滞力或其他耗散力作功）。
① 准静态过程（无限缓慢的过程）；
五、热力学第二定律
2. 可逆过程 不可逆过程
（2）自然界的一切实际过程（自发过程）都是不可逆的！
（3）可逆过程的条件：
② 非静态过程。
① 有能量的耗散；
（存在不平衡因素）。
（做功把机械能转化为热能）；
（1）可逆循环 可逆机
五、热力学第二定律
3. 卡诺定理
循环无限缓慢、无摩擦地进行，且正循环所产生的（外界、系统）变化能够被其逆循环完全复原。
以可逆循环工作的机器是可逆机。
（2）卡诺定理
① 工作在相同高温热源和低温热源之间的任意工作物质的可逆机都具有相同的效率；
② 工作在相同的高温热源和低温热源之间的一切不可逆机的效率都小于可逆机的效率.
五、热力学第二定律
（3）卡诺定理的简易证明
由热力学第一定律及第二定律的克劳修斯表述知
图1中，二可逆机构成的复合循环为可逆循环，在外界引起的影响是可以被消除的
图2中的复合循环是不可逆循环，在外界引起的影响不可能被消除
尽可能提高高温热源的温度或
降低低温热源的温度；
答案：
热机功率的极限：
卡诺定理指出了提高热机效率的方法：
使热机尽可能接近可逆机,使热力学过程
尽可能接近可逆循环过程；
例:理想气体进行卡诺循环，如图中abcda 所示，当高温热源温度为373K，低温热源温度为273K时，一次循环所作净功W=300J。若两个循环都工作在相同的两条绝热线上,维持低温热源温度不变，提高高温热源的温度，使所作净功增为 。
（2）效率提高了多少？
求：（1）此时高温热源的温度 为多少？
解：
例: 一台电冰箱放在室温为 的房间里 ，冰箱储藏柜中的温度维持在 . 现每天有 的热量自房间传入冰箱内 , 若要维持冰箱内温度不变 , 外界每天需作多少功 , 其功率为多少 设在 至 之间运转的致冷机 ( 冰箱 ) 的致冷系数, 是卡诺致冷机致冷系数的 55% .
由 得
房间传入冰箱的热量
保持冰箱在 至 之间运转，每天需作功
功率
问题：
3. 热力学第一定律不能解释热机的效率达不到100％，自然界还有什么规律在起作用？

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