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卡诺循环
卡诺循环
问题：如何提高热机效率？热机效率能否达到100%？
1、卡诺循环：两个等温过程（ ）和两个绝热过程A→B →C →D →A组成。
绝热有
绝热有
比较得
卡诺热机效率
仿上得 卡诺致冷机
三、卡诺循环
问题：如何提高热机效率？热机效率能否达到100%？
1、卡诺循环：两个等温过程（ ）和两个绝热过程A→B →C →D →A组成。
2、讨论
（1）这是完成一个循环所需的最少热源（高温热源 和低温热源 ）
（2）提高热机效率的途径增大 或降低
（提高 ）
（3）卡诺热机的效率
即热机效率不能达到100%（？）
四、卡诺定理(No engine can beat my engine)
（1）在同样高低温度之间工作的一切卡诺机（可逆机），其效率都相等
给出提高热机效率的途径和提高效率的局限。
（2）在同样高低温度之间工作的一切不可逆机效率
例：一台致冷机(冰箱)，其致冷系数约是卡诺致冷机的55%,今在如下情况下工作：室温200C（293K）,冰箱冷室50C（278K）欲使从室内传入冰箱的热量(每天2.0×107J)不断排出，该冰箱的功率为多大？
解：冰箱的致冷系数
由 的定义
致冷机
其中 为从低温热源吸收的热量，则
所以
即一昼夜耗电约0.6度
又因为
（每天）
功率 （瓦）
4.5 热力学第二定律
1、定律的引出
什么规律？
热机吸收的热量不能全部转换为功
不违背第一定律却又不能实现
自然界是还存在着其它的定律和规律
热机效率 不能等于100%
（1）除热力学第一定律外，还得有另一规律使更为完善，缺一不可！
（2）功可以全部转换为热，但热不能全部转换为功，这里有一个条件和方向性的问题
2、热力学第二定律的两种表述
开尔文：不可能制造出一种循环工作热机，它只使单一热源冷却来作功，而不放出热量给其它物体，或者说不使外界发生任何变化
克劳修斯：不可能把热量从低温物体自动传到高温物体
3、对定律的说明
（1）其它说法：如第二类永动机不可能实现等。这是因为自然界中热功有关的现象都有内在的联系，可以有多种表述。前者两种表述最先提出,最完整。
（2）两种表述的等价性
4、可逆过程和不可逆过程
（1）可逆过程：如果逆过程能重复正过　　　　　　　 程的每一状态，且不引起其它变化
前面提到
热 功和热 功
能量传递：高温 低温，高温 低温
都涉及到一个问题，即从A态到B态（可能）而从B态到A态是否可能的问题
例如(1) 单摆的运动（有否有摩擦等耗散力）
(2) 理想气体绝热自由膨胀
气体自由膨胀过程
真空
初态
末态
膨胀
(3) 热传导
结论：自然界一切实际过程都是不可逆的
热力学第二定律就是反映了这一规律！(热力学第二定律的宏观本质)
（2）如何实现理想的可逆过程
Ⅰ 过程无限缓慢（准静态）
Ⅱ 没有摩擦、耗散力（热功转换）
两个条件缺一不可！
aa
　　宏观状态
　　Ⅰ
　　Ⅱ
　
　　Ⅲ
　　Ⅳ
　　Ⅴ
　A
　B
　A
　B
　A
　B
　A
　B
　A
　B
　4
　0
　3
　1
　2
　2
　1
　3
　0
　4
微观状态
(分子分布)
　abcd

　abc
bcd
acd
abd
d
a
b
c
ab
ac
ad
bc
bd
cd
cd
bd
bc
ad
ac
ab
d
a
b
c
　abd
bcd
acd
abd

　abcd
一个宏观态对
应的微观态数
1
4
6
4
1
b
d
a
c
A
B
(1)总共有16(24)微观状态数,而出现分子集中(回到)A室的概率为
5 热力学第二定律的统计意义
宏观状态对应的微观状态数目称为热力学概率Ω
孤立系统从包含微观状态数目小的宏观态向包含微观状态数目大的宏观态进行 。
孤立系统发生的过程，由热力学概率小的宏观状向热力学概率大的宏观态方向进行，即从有序向无序的状态发展。在无外界作用下,相反方向的过程是不可能的。
热力学第二定律的统计意义

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