1、第五章第五章 熱力學基礎熱力學基礎教學基本要求教學基本要求一一 掌握掌握功和熱量的概念功和熱量的概念 ；掌握掌握熱力學第一定律熱力學第一定律 。二二 理解理解準靜態(tài)過程和理想氣體的摩爾熱容。能熟準靜態(tài)過程和理想氣體的摩爾熱容。能熟練地分析、計算理想氣體各等值過程和絕熱過程中練地分析、計算理想氣體各等值過程和絕熱過程中功、熱量、內(nèi)能的改變量及卡諾循環(huán)的效率。功、熱量、內(nèi)能的改變量及卡諾循環(huán)的效率。三三 理解理解可逆過程和不可逆過程，理解熱力學第可逆過程和不可逆過程，理解熱力學第二定律的兩種敘述。二定律的兩種敘述。四四 了解了解熵的概念與計算熵的概念與計算，了解了解熵增加原理。熵增加原理。第五章第

2、五章 熱力學基礎熱力學基礎一一 、 準靜態(tài)過程準靜態(tài)過程（理想化的過程）（理想化的過程） 準靜態(tài)過程：從一個平衡態(tài)到另一平衡態(tài)所經(jīng)準靜態(tài)過程：從一個平衡態(tài)到另一平衡態(tài)所經(jīng)過的每一中間狀態(tài)均可近似當作平衡態(tài)的過程過的每一中間狀態(tài)均可近似當作平衡態(tài)的過程 .氣體氣體活塞活塞砂子砂子),(111TVp),(222TVp1V2V1p2ppVo12第一節(jié)第一節(jié) 熱力學第一定律熱力學第一定律2AB1*pVo2AB1*pVo 系統(tǒng)內(nèi)能的增量只與系統(tǒng)起始和終了狀態(tài)有關，與系統(tǒng)系統(tǒng)內(nèi)能的增量只與系統(tǒng)起始和終了狀態(tài)有關，與系統(tǒng)所經(jīng)歷的過程無關所經(jīng)歷的過程無關 。TRiMmTEE)( 理想氣體內(nèi)能理想氣體內(nèi)能 :

3、表征系統(tǒng)狀態(tài)的單值函數(shù)表征系統(tǒng)狀態(tài)的單值函數(shù) , 僅是溫度僅是溫度的函數(shù)的函數(shù) 。021ABAECEAB第一節(jié)第一節(jié) 熱力學第一定律熱力學第一定律（一（一 ）內(nèi)）內(nèi) 能能 （狀態(tài)量）（狀態(tài)量）二、內(nèi)能、功和熱量二、內(nèi)能、功和熱量（二）（二） 功功（過程量）（過程量） 功是能量傳遞和轉(zhuǎn)換的量度，它引起系統(tǒng)熱運動功是能量傳遞和轉(zhuǎn)換的量度，它引起系統(tǒng)熱運動 狀態(tài)的變化狀態(tài)的變化 .準靜態(tài)過程功的計算準靜態(tài)過程功的計算lpSlFAdddVpd21dVVVpA注意：注意：作功與過程有關作功與過程有關 .第一節(jié)第一節(jié) 熱力學第一定律熱力學第一定律1T2T21TT ( (三三) )熱熱 量量（過程量過程量）

4、 通過傳熱方式傳遞能量的量度，系統(tǒng)和外界之間通過傳熱方式傳遞能量的量度，系統(tǒng)和外界之間存在溫差而發(fā)生的能量傳遞存在溫差而發(fā)生的能量傳遞 .1）過程量：與過程有關；）過程量：與過程有關；2）等效性：改變系統(tǒng)熱運動狀態(tài)作用相同；）等效性：改變系統(tǒng)熱運動狀態(tài)作用相同； 宏觀運動宏觀運動分子熱運動分子熱運動功功分子熱運動分子熱運動分子熱運動分子熱運動熱量熱量Q3）功與熱量的物理本質(zhì)不同）功與熱量的物理本質(zhì)不同 .1卡卡 = 4.18 J ， 1 J = 0.24 卡卡功與熱量的異同功與熱量的異同第一節(jié)第一節(jié) 熱力學第一定律熱力學第一定律作機械功改變系統(tǒng)作機械功改變系統(tǒng) 狀態(tài)的焦耳實驗狀態(tài)的焦耳實驗AV

5、作電功改變系統(tǒng)作電功改變系統(tǒng) 狀態(tài)的實驗狀態(tài)的實驗第一節(jié)第一節(jié) 熱力學第一定律熱力學第一定律二二 熱力學第一定律熱力學第一定律AEQ 系統(tǒng)系統(tǒng)從外界吸收的熱量從外界吸收的熱量,一部分使系統(tǒng)的內(nèi)能增加一部分使系統(tǒng)的內(nèi)能增加, 另一另一部分使系統(tǒng)對外界做功部分使系統(tǒng)對外界做功 。VpEQddd微小過程微小過程第一節(jié)第一節(jié) 熱力學第一定律熱力學第一定律系統(tǒng)對外界做功系統(tǒng)對外界做功+12EE 系統(tǒng)吸熱系統(tǒng)吸熱系統(tǒng)放熱系統(tǒng)放熱內(nèi)能增加內(nèi)能增加內(nèi)能減少內(nèi)能減少第一定律的符號規(guī)定第一定律的符號規(guī)定QA外界對系統(tǒng)做功外界對系統(tǒng)做功物理意義物理意義：能量轉(zhuǎn)換和守恒定律：能量轉(zhuǎn)換和守恒定律 ；第一類永動機是不可能

6、制成；第一類永動機是不可能制成 的的 ；實驗經(jīng)驗總結(jié)，自然界的普遍規(guī)律；實驗經(jīng)驗總結(jié)，自然界的普遍規(guī)律 。 計算各等值過程的熱量、功和內(nèi)能的理論基礎計算各等值過程的熱量、功和內(nèi)能的理論基礎RTMmpV （1）（理想氣體的理想氣體的共性）共性）21dVVVpEQVpEQddd（2）解決過程中能解決過程中能量轉(zhuǎn)換的問題量轉(zhuǎn)換的問題)(TEE （3）（理想氣體的狀態(tài)函數(shù)理想氣體的狀態(tài)函數(shù)） （4） 各等值過程的特性各等值過程的特性 。第二節(jié)第二節(jié) 熱力學第一定律對理想氣體的應用熱力學第一定律對理想氣體的應用單位單位11KmolJ一一 、等容過程、等容過程熱力學第一定律熱力學第一定律EQVddTQCV

7、Vdd0 ,0ddVA特征特征),(11TVp),(22TVp2p1pVpVo定容摩爾熱容定容摩爾熱容: 理想氣體在等容過程中吸收的理想氣體在等容過程中吸收的熱量熱量 ，使溫度升高，使溫度升高 , 其定容摩爾熱容為其定容摩爾熱容為mol1VQdTd第二節(jié)第二節(jié) 熱力學第一定律對理想氣體的應用熱力學第一定律對理想氣體的應用過程方程過程方程 常量常量1PT1E2EVQ1EVQ2E),(11TVp),(22TVp2p1pVpVo 等容等容升升壓壓 12),(11TVp),(22TVp2p1pVpVo 等容等容降降壓壓 12第二節(jié)第二節(jié) 熱力學第一定律對理想氣體的應用熱力學第一定律對理想氣體的應用TC

8、MmEQVVddd1212)(EETTCMmQVV熱力學第一定律熱力學第一定律2V),(11TVp),(22TVpp1VpVo12二、等壓過程二、等壓過程過程方程過程方程 常量常量1VT熱一律熱一律AEQpddd特特 征征 常量常量p21()Ap VVTQCppdd定壓摩爾熱容定壓摩爾熱容: 理想氣體在等壓過程中吸收的理想氣體在等壓過程中吸收的熱量熱量 ，溫度升高，溫度升高 ，其定壓摩爾熱容為，其定壓摩爾熱容為mol1pQdTdTCQppddA第二節(jié)第二節(jié) 熱力學第一定律對理想氣體的應用熱力學第一定律對理想氣體的應用VpETCQppddddRCCVpdVCTRdT 可得定壓摩爾熱容和定容摩爾熱

9、容的關系可得定壓摩爾熱容和定容摩爾熱容的關系)(12VVpA)(12TTRMm2121()VmEEC TTM21(),ppmQC TTM 摩爾熱容比摩爾熱容比 VpCC第二節(jié)第二節(jié) 熱力學第一定律對理想氣體的應用熱力學第一定律對理想氣體的應用比比 熱熱 容：容：TQCdd熱容熱容比熱容比熱容mCTmQcdd2V),(11TVp),(22TVpp1VpVo12A等等 壓壓 膨膨 脹脹2V),(11TVp),(22TVpp1VpVo12A等等 壓壓 壓壓 縮縮1E2EpQ1EpQ2E A A第二節(jié)第二節(jié) 熱力學第一定律對理想氣體的應用熱力學第一定律對理想氣體的應用三、等溫過程三、等溫過程恒溫熱源恒

10、溫熱源T熱一律熱一律VpAQTddd12),(11TVp),(22TVp1p2p1V2VpVoVd0dE特征特征 常量常量 ，T過程方程過程方程pV常量常量第二節(jié)第二節(jié) 熱力學第一定律對理想氣體的應用熱力學第一定律對理想氣體的應用VVRTMmAQVVTd2112lnVVRTMm21lnppRTMm),(111TVp),(222TVp121p2p1V2VpVo四、絕熱過程四、絕熱過程)(12TTCMmVOdQ特征特征TCMmVTTd21TCMmEVdd21dVVVpAVd絕熱的汽缸壁和活塞絕熱的汽缸壁和活塞熱一律熱一律0dd EA第二節(jié)第二節(jié) 熱力學第一定律對理想氣體的應用熱力學第一定律對理想氣

11、體的應用 絕熱過程方程的推導絕熱過程方程的推導EAQdd,0dTCMmVpVddRTMmpV TCMmVVRTMmVddTTVVd11dTTRCVVVdd分離變量得分離變量得),(111TVp),(222TVp121p2p1V2VpVo0Q絕絕 熱熱 方方 程程TV1pVTp1常量常量常量常量常量常量第二節(jié)第二節(jié) 熱力學第一定律對理想氣體的應用熱力學第一定律對理想氣體的應用絕熱線和等溫線絕熱線和等溫線:絕熱絕熱過程曲線的斜率過程曲線的斜率等溫等溫過程曲線的斜率過程曲線的斜率0ddpVVp0dd1pVVpVAAaVpVp)dd(AATVpVp)dd( 絕熱線的斜率大于絕熱線的斜率大于等溫線的斜率

12、等溫線的斜率. .pV常量常量pV常量常量ApBVAVApVoT0QVapTpBC常量常量第二節(jié)第二節(jié) 熱力學第一定律對理想氣體的應用熱力學第一定律對理想氣體的應用 例例1 設有設有 5 mol 的氫氣，最初的壓強為的氫氣，最初的壓強為 溫度為溫度為 ，求在下列過程中，把氫氣壓縮為原體積的，求在下列過程中，把氫氣壓縮為原體積的 1/10 需作的功需作的功: 1）等溫過程，）等溫過程，2）絕熱過程）絕熱過程 . 3）經(jīng)這）經(jīng)這兩過程后，氣體的壓強各為多少？兩過程后，氣體的壓強各為多少？Pa10013. 1520解解 1）等溫過程）等溫過程J1080. 2ln41212VVRTMmA2）氫氣為雙原

13、子氣體）氫氣為雙原子氣體由表查得由表查得 ，有，有41. 1K753)(12112VVTT1T2T121p2p1V10122VVVpVo2p12TT 0QT 2常量常量第二節(jié)第二節(jié) 熱力學第一定律對理想氣體的應用熱力學第一定律對理想氣體的應用K7532T)(1212TTCMmAV11KmolJ44.20VCJ1070. 4412A3）對等溫過程）對等溫過程Pa10013.1)(62112VVpp對絕熱過程對絕熱過程, 有有Pa1055. 2)(62112VVpp1T2T121p2p1V10122VVVpVo2p12TT 0Q 2T常量常量第二節(jié)第二節(jié) 熱力學第一定律對理想氣體的應用熱力學第一定

14、律對理想氣體的應用 系統(tǒng)經(jīng)過一系列變化狀態(tài)過程后，又回到原來的系統(tǒng)經(jīng)過一系列變化狀態(tài)過程后，又回到原來的狀態(tài)的過程叫熱力學循環(huán)過程狀態(tài)的過程叫熱力學循環(huán)過程 .熱力學第一定律熱力學第一定律AQ 12AQQQ凈功凈功0E特征特征一、循環(huán)過程一、循環(huán)過程pVoAABAVBVcd第三節(jié)第三節(jié) 卡諾循環(huán)卡諾循環(huán) 熱機效率熱機效率總吸熱總吸熱1Q總放熱總放熱（取絕對值）取絕對值）2Q熱機熱機二、熱機效率二、熱機效率熱機效率熱機效率1212111QQQQQQA高溫熱源高溫熱源低溫熱源低溫熱源1Q熱機（熱機（正正循環(huán)）循環(huán)）0A2QAApVoABAVBVcd第三節(jié)第三節(jié) 卡諾循環(huán)卡諾循環(huán) 熱機效率熱機效率

15、熱機發(fā)展簡介熱機發(fā)展簡介 1698年薩維利和年薩維利和1705年紐可門先后發(fā)明了年紐可門先后發(fā)明了蒸蒸汽機汽機 ，當時蒸汽機的效率極低，當時蒸汽機的效率極低 . 1765年瓦特進年瓦特進行了重大改進行了重大改進 ，大大提高了效率，大大提高了效率 . 人們一直在人們一直在為提高熱機的效率而努力，為提高熱機的效率而努力， 從理論上研究熱機從理論上研究熱機效率問題，效率問題， 一方面指明了提高效率的方向，一方面指明了提高效率的方向， 另另一方面也推動了熱學理論的發(fā)展一方面也推動了熱學理論的發(fā)展 .各種熱機的效率各種熱機的效率液體燃料火箭液體燃料火箭柴油機柴油機汽油機汽油機蒸汽機蒸汽機%48%8%37

16、%25第三節(jié)第三節(jié) 卡諾循環(huán)卡諾循環(huán) 熱機效率熱機效率熱機熱機 ：持續(xù)地將熱量轉(zhuǎn)變?yōu)楣Φ臋C器：持續(xù)地將熱量轉(zhuǎn)變?yōu)楣Φ臋C器 . 工作物質(zhì)工作物質(zhì)（工質(zhì)）：熱機中被利用來吸收熱量（工質(zhì)）：熱機中被利用來吸收熱量并對外做功的物質(zhì)并對外做功的物質(zhì) .第三節(jié)第三節(jié) 卡諾循環(huán)卡諾循環(huán) 熱機效率熱機效率141V4V231p2pPVo12Q34Q41Q23Q 例例 2 1 mol 氦氣經(jīng)過如圖所示的循環(huán)過程，其氦氣經(jīng)過如圖所示的循環(huán)過程，其中中 , 求求12、23、34、41各過程中氣體吸收的熱量和熱機的效率各過程中氣體吸收的熱量和熱機的效率 .122 pp142VV解解 由理想氣體物態(tài)方程得由理想氣體物態(tài)方

17、程得122TT 134TT 142TT11212)(TCTTCQVV123232)(TCTTCQpp134342)(TCTTCQVV第三節(jié)第三節(jié) 卡諾循環(huán)卡諾循環(huán) 熱機效率熱機效率)23(11RCTRTVQAQQQ1121%3 .15RCCVp)(1412VVppA111RTVpQQQ2312114141)(TCTTCQpp112TCTCpV141V4V231p2pPVo12Q34Q41Q23Q112TCQV1232TCQp1342TCQV第三節(jié)第三節(jié) 卡諾循環(huán)卡諾循環(huán) 熱機效率熱機效率 卡諾卡諾循環(huán)是由兩個準靜態(tài)循環(huán)是由兩個準靜態(tài)等溫等溫過程和兩個準靜過程和兩個準靜態(tài)態(tài)絕熱絕熱過程組成過程組

18、成 .三三、卡諾循環(huán)卡諾循環(huán) 低溫熱源低溫熱源2T高溫熱源高溫熱源1T卡諾熱機卡諾熱機1Q2QAVop2TA1TABCD1p2p4p3p1V4V2V3V21TT 1824 年法國的年青工程師卡諾提出一個工作年法國的年青工程師卡諾提出一個工作在在兩兩熱源之間的熱源之間的理想理想循環(huán)循環(huán)卡諾卡諾循環(huán)循環(huán). 給出了熱機給出了熱機效率的理論極限值效率的理論極限值; 他還提出了著名的卡諾定理他還提出了著名的卡諾定理.第三節(jié)第三節(jié) 卡諾循環(huán)卡諾循環(huán) 熱機效率熱機效率Vop2TA1TABCD1p2p4p3p1V4V2V3V 理想氣體卡諾循環(huán)熱機效率的計算理想氣體卡諾循環(huán)熱機效率的計算 A B 等溫膨脹等溫膨

19、脹 B C 絕熱膨脹絕熱膨脹 C D 等溫壓縮等溫壓縮 D A 絕熱壓縮絕熱壓縮卡諾循環(huán)卡諾循環(huán)21TT abQcdQ1211lnVVRTMmQQabA B 等溫膨脹等溫膨脹吸吸熱熱第三節(jié)第三節(jié) 卡諾循環(huán)卡諾循環(huán) 熱機效率熱機效率4322lnVVRTMmQQcdC D 等溫壓縮放熱等溫壓縮放熱1211lnVVRTMmQ Vop2TA1TABCD1p2p4p3p1V4V2V3V21TT abQcdQ12431212lnln11VVVVTTQQ D A 絕熱過程絕熱過程214111TVTV第三節(jié)第三節(jié) 卡諾循環(huán)卡諾循環(huán) 熱機效率熱機效率B C 絕熱過程絕熱過程 213112TVTV4312VVVV

20、121TT 卡諾熱機效率卡諾熱機效率Vop2TA1TABCD1p2p4p3p1V4V2V3V21TT abQcdQ12431212lnln11VVVVTTQQ 卡諾熱機效率與工作卡諾熱機效率與工作物質(zhì)無關，只與兩個熱源物質(zhì)無關，只與兩個熱源的溫度有關，兩熱源的溫的溫度有關，兩熱源的溫差越大，則卡諾循環(huán)的效差越大，則卡諾循環(huán)的效率越高率越高 . 第三節(jié)第三節(jié) 卡諾循環(huán)卡諾循環(huán) 熱機效率熱機效率 圖中兩卡諾循環(huán)圖中兩卡諾循環(huán) 嗎嗎 ？2121212T1T2A1A21AA poV討討 論論poV2T1T2A1A3T21AA第三節(jié)第三節(jié) 卡諾循環(huán)卡諾循環(huán) 熱機效率熱機效率 1 開爾文說法：不可能制造出

21、這樣一種開爾文說法：不可能制造出這樣一種循循環(huán)環(huán)工作的熱機，它只使工作的熱機，它只使單一單一熱源冷卻來做功，而熱源冷卻來做功，而不不放出熱量給其他物體，或者說放出熱量給其他物體，或者說不不使使外外界發(fā)生任界發(fā)生任何變化何變化 . 第二定律的提出第二定律的提出1 功熱轉(zhuǎn)換的條件第一定律無法說明功熱轉(zhuǎn)換的條件第一定律無法說明. 2 熱傳導的方向性、氣體自由膨脹的不可熱傳導的方向性、氣體自由膨脹的不可逆性問題第一定律無法說明逆性問題第一定律無法說明. 一一 、熱力學第二定律的兩種表述、熱力學第二定律的兩種表述 第四節(jié)第四節(jié) 熱力學第二定律熱力學第二定律 等溫膨脹過程是從等溫膨脹過程是從單一熱源吸熱作

22、功，單一熱源吸熱作功，而而不不放出熱量給其它物體放出熱量給其它物體,但它非循環(huán)過程但它非循環(huán)過程.12),(11TVp),(22TVp1p2p1V2VpVoAETQA低溫熱源低溫熱源2T高溫熱源高溫熱源1T卡諾熱機卡諾熱機1Q2QAVop2TA1TABCD21TT 卡諾卡諾循環(huán)是循循環(huán)是循環(huán)過程，環(huán)過程，但需兩個但需兩個熱源，且熱源，且使外界發(fā)使外界發(fā)生變化生變化.第四節(jié)第四節(jié) 熱力學第二定律熱力學第二定律 永永 動動 機機 的的 設設 想想 圖圖第四節(jié)第四節(jié) 熱力學第二定律熱力學第二定律 雖然卡諾致冷機能把熱量從低溫物體移至高溫雖然卡諾致冷機能把熱量從低溫物體移至高溫物體，但需外界作功且使環(huán)

23、境發(fā)生變化物體，但需外界作功且使環(huán)境發(fā)生變化 . 2 克勞修斯說法：克勞修斯說法：不可能把熱量從低溫物體不可能把熱量從低溫物體自自動動傳到高溫物體而傳到高溫物體而不不引起引起外界的變化外界的變化 .高溫熱源高溫熱源1T低溫熱源低溫熱源2T卡諾致冷機卡諾致冷機1Q2QAVop2TA1TABCD21TT 2Q1Q第四節(jié)第四節(jié) 熱力學第二定律熱力學第二定律注注 意意 1 熱力學第二定律是大量實驗和經(jīng)驗的總結(jié)熱力學第二定律是大量實驗和經(jīng)驗的總結(jié). 3 熱力學第二定律可有多種說法，每一種說熱力學第二定律可有多種說法，每一種說法都反映了自然界過程進行的方向性法都反映了自然界過程進行的方向性 . 2 熱力學

24、第二定律開爾文說法與克勞修斯說熱力學第二定律開爾文說法與克勞修斯說法具有等效性法具有等效性 .第四節(jié)第四節(jié) 熱力學第二定律熱力學第二定律準靜態(tài)無摩擦過程為可逆過程準靜態(tài)無摩擦過程為可逆過程 可逆過程可逆過程 : 在系統(tǒng)狀態(tài)變化過程中在系統(tǒng)狀態(tài)變化過程中,如果逆過如果逆過程能重復正過程的每一狀態(tài)程能重復正過程的每一狀態(tài), 而不引起其他變化而不引起其他變化, 這樣的過程叫做可逆過程這樣的過程叫做可逆過程 .二、可逆過程與不可逆過程二、可逆過程與不可逆過程第四節(jié)第四節(jié) 熱力學第二定律熱力學第二定律 非非準靜態(tài)過程為準靜態(tài)過程為不可逆過程不可逆過程 . 不可逆不可逆過程：在不引起其他變化的條件下，不過

25、程：在不引起其他變化的條件下，不能使逆過程重復正過程的每一狀態(tài)，或者雖能重復能使逆過程重復正過程的每一狀態(tài)，或者雖能重復但必然會引起其他變化，這樣的過程叫做不可逆過但必然會引起其他變化，這樣的過程叫做不可逆過程程. 準靜態(tài)過程（無限緩慢的過程），且無摩擦準靜態(tài)過程（無限緩慢的過程），且無摩擦力、粘滯力或其他耗散力作功，無能量耗散的過力、粘滯力或其他耗散力作功，無能量耗散的過程程 . 可逆過程的條件可逆過程的條件第四節(jié)第四節(jié) 熱力學第二定律熱力學第二定律非非自發(fā)傳熱自發(fā)傳熱自發(fā)傳熱自發(fā)傳熱高溫物體高溫物體低溫物體低溫物體 熱傳導熱傳導 熱功轉(zhuǎn)換熱功轉(zhuǎn)換完全完全功功不不完全完全熱熱 自然界一切與熱

26、現(xiàn)象有關的實際宏觀過程都是自然界一切與熱現(xiàn)象有關的實際宏觀過程都是不可逆的不可逆的 . 熱力學第二定律的熱力學第二定律的實質(zhì)實質(zhì)無序無序有序有序自發(fā)自發(fā)非均勻、非平衡非均勻、非平衡均勻、平衡均勻、平衡自發(fā)自發(fā)第四節(jié)第四節(jié) 熱力學第二定律熱力學第二定律 1） 在在相同相同高溫熱源和低溫熱源之間工作的任高溫熱源和低溫熱源之間工作的任意工作物質(zhì)的意工作物質(zhì)的可逆機可逆機都具有都具有相同相同的效率的效率 . 三、卡諾定理三、卡諾定理 2） 工作在工作在相同相同的高溫熱源和低溫熱源之間的的高溫熱源和低溫熱源之間的一切一切不不可逆機的效率都可逆機的效率都不可能不可能大于可逆機的效率大于可逆機的效率 .12

27、1121TTTQQQ( 不不可逆機可逆機 )（可逆可逆機機）以卡諾機為例，有以卡諾機為例，有第四節(jié)第四節(jié) 熱力學第二定律熱力學第二定律2211TQTQ02211TQTQ 結(jié)論結(jié)論 ： 可逆卡諾循環(huán)中可逆卡諾循環(huán)中, 熱溫比總和為零熱溫比總和為零 .TQ熱溫比熱溫比 等溫過程中吸收或放出的熱量等溫過程中吸收或放出的熱量與熱源溫度之比與熱源溫度之比 .121121TTTQQQ可逆卡諾機可逆卡諾機一一 、熵概念的引進、熵概念的引進 如何判斷如何判斷孤立孤立系統(tǒng)中過程進行的系統(tǒng)中過程進行的方向方向？第五節(jié)第五節(jié) 熵熵 熵增加原理熵增加原理poV任一微小可逆卡諾循環(huán)任一微小可逆卡諾循環(huán)011iiiiTQ

28、TQ對所有微小循環(huán)求和對所有微小循環(huán)求和0iiiTQ0dTQi當當時，則時，則 任意的可逆循環(huán)可視為由許多可逆卡諾循環(huán)所組成任意的可逆循環(huán)可視為由許多可逆卡諾循環(huán)所組成 結(jié)論結(jié)論 : 對任一可逆循環(huán)過程對任一可逆循環(huán)過程, 熱溫比之和為零熱溫比之和為零 .iQ1iQ第五節(jié)第五節(jié) 熵熵 熵增加原理熵增加原理0dddBDAACBTQTQTQ 在可逆過程中，系統(tǒng)從狀態(tài)在可逆過程中，系統(tǒng)從狀態(tài)A改變到狀態(tài)改變到狀態(tài)B , 其熱其熱溫比的積分只決定于始末狀態(tài)，而與過程無關溫比的積分只決定于始末狀態(tài)，而與過程無關. 據(jù)此可據(jù)此可知熱溫比的積分是一態(tài)函數(shù)的增量，此知熱溫比的積分是一態(tài)函數(shù)的增量，此態(tài)函數(shù)態(tài)函

29、數(shù)稱稱熵熵. 二、熵是態(tài)函數(shù)二、熵是態(tài)函數(shù)BAABTQSSd 可逆過程可逆過程 poV*ABCD可逆過程可逆過程ADBBDATQTQddADBACBTQTQdd第五節(jié)第五節(jié) 熵熵 熵增加原理熵增加原理無限小可逆過程無限小可逆過程TQSdd 熱力學系統(tǒng)從初態(tài)熱力學系統(tǒng)從初態(tài) A 變化到末態(tài)變化到末態(tài) B ，系統(tǒng)，系統(tǒng)熵熵的增量的增量等于初態(tài)等于初態(tài) A 和末態(tài)和末態(tài) B 之間任意一可逆過程之間任意一可逆過程熱溫比（熱溫比（ ）的積分）的積分.TQ/d物理意義物理意義 熵的單位熵的單位J/KpoV*ABCDEBAABTQSSd 可逆過程可逆過程 第五節(jié)第五節(jié) 熵熵 熵增加原理熵增加原理三、熵變的計

30、算三、熵變的計算 1）熵是態(tài)函數(shù)，當始末兩平衡態(tài)確定后，熵是態(tài)函數(shù)，當始末兩平衡態(tài)確定后， 系系統(tǒng)的熵變也是確定的統(tǒng)的熵變也是確定的, 與過程無關與過程無關. 因此因此, 可在兩平可在兩平衡態(tài)之間假設任一可逆過程，從而可計算熵變衡態(tài)之間假設任一可逆過程，從而可計算熵變 . 2）當系統(tǒng)分為幾個部分時，當系統(tǒng)分為幾個部分時， 各部分的熵變之各部分的熵變之和等于系統(tǒng)的熵變和等于系統(tǒng)的熵變 .第五節(jié)第五節(jié) 熵熵 熵增加原理熵增加原理 例例1 計算不同溫度液體混合后的熵變計算不同溫度液體混合后的熵變 . 質(zhì)量為質(zhì)量為0.30 kg、溫度為、溫度為 的水的水, 與質(zhì)量為與質(zhì)量為 0.70 kg、 溫度溫度為為 的水混合后，最后達到平衡狀態(tài)的水混合后，最后達到平衡狀態(tài). 試求水的熵試求水的熵變變. 設整個系統(tǒng)與外界間無能量傳遞設整個系統(tǒng)與外界間無能量傳遞 .C90C20 解解 系統(tǒng)為孤立系統(tǒng)系統(tǒng)為孤立系統(tǒng) , 混合是不可逆的等壓過程混合是不可逆的等壓過程. 為計算熵變?yōu)橛嬎沆刈?, 可假設一可逆等壓混合過程可假設一可逆等壓混合過程. 設設 平衡時水溫為平衡時水溫為 , 水的定壓比熱容為水的定壓比熱容為T113KkgJ1018. 4pc由能量