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(共12张PPT)
热学习题
1
1 mol 单原子分子理想气体的循环过程如图所示。
(1) 作出 p V 图
(2) 此循环效率
解
例
求
c
a
b
600
2
1
a
c
1
600
300
b
2
T(K）
V（10-3m3）
O
V（10-3m3）
O
p（103R）
(2) ab是等温过程，有
bc是等压过程，有
(1) p V 图
ca是等体过程
循环过程中系统吸热
循环过程中系统放热
此循环效率
逆向斯特林致冷循环的热力学循环原理如图所示，该循环由四个过程组成，先把工质由初态A（V1， T1）等温压缩到B（V2 ， T1） 状态，再等体降温到C （V2， T2）状态，然后经等温膨胀达到D （V1， T2） 状态，最后经等体升温回到初状态A，完成一个循环。
该致冷循环的致冷系数
解
例
求
在过程CD中，工质从冷库吸取
的热量为
在过程中AB中，向外界放出的
热量为
A
B
C
D
V
p
O
整个循环中外界对工质所作的功为
循环的致冷系数为
不可能用有限的手段使物体冷却到绝对零度。
——绝对零度不能达到原理
——热力学第三定律
用热力学第二定律证明：在p V 图上任意两条绝热线不可能相交
反证法
例
证
a
b
c
绝热线
等温线
设两绝热线相交于c 点，在两绝热线上寻找温度相同的两点a、b。在ab间作一条等温线， abca构成一循环过程。在此循环过程该中
V
p
O
这就构成了从单一热源吸收热量的热机。这是违背热力学第二定律的开尔文表述的。因此任意两条绝热线不可能相交。
地球上的人要在月球上居住，首要问题就是保持他们的起居室处于一个舒适的温度，现考虑用卡诺循环机来作温度调节，设月球白昼温度为1000C，而夜间温度为 1000C，起居室温度要保持在200C，通过起居室墙壁导热的速率为每度温差0.5kW，
白昼和夜间给卡诺机所供的功率
解
例
求
在白昼欲保持室内温度低,卡诺机工作于致冷机状态,从室内吸取热量Q2 ,放入室外热量Q1
则
在黑夜欲保持室内温度高，卡诺机工作于致冷机状态，从室外吸取热量Q1， 放入室内热量Q2
每秒钟从室内取走的热量为通过起居室墙壁导进的热量，即
解得
说明
此种用可逆循环原理制作的空调装置既可加热，又可降温，这即是所谓的冷暖双制空调。
每秒钟放入室内的热量为通过起居室墙壁导进的热量，即
10
例: 一摩尔理想气体从初态a(P1,V1,T1)经某过程变到末态b(P2,V2,T2) ，求熵增。设CV、CP均为常量。
P
O
V
解：如图，
(1)拟定可逆过程I (acb)
a (P1V1T1) c (P1V2Tc) b (P2V2T2)
c (P1V2Tc )
P1
V1
V2
a (P1V1T1)
b (P2V2T2 )
I
11
可得
(2)拟定可逆过程II (adb) 如上图，
P
O
V
P2
V1
d (P2V1Td )
II
c (P1V2Tc )
P1
V2
a (P1V1T1)
b (P2V2T2 )
I
a (P1V1T1) d (P2V1Td)
b (P2V2T2)
可得同样结果(请自己练习)
此例也可以拟定一个任意的可逆过程(应便于计算).
熵增确实只决定于始、末状态，和具体过程无关
12
讨论：
能源危机的实质，能量的退化
“宇宙热寂说”
生命系统和负熵
孤立系统中自发过程 方向性 不可逆
孤立系统中自发过程总是使系统的熵增加
微观上怎样理解？
问题：微观粒子的运动是可逆的，而宏观热现象是不可逆的，是否矛盾？

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