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第十五章第十五章热力学基础热力学基础 热热力力学学是是热热运运动动的的宏宏观观理理论论，，热热力学三定律是热力学理论的基础力学三定律是热力学理论的基础葛梦散绚守溪卖额炔篙好批赞娜壮蝇鸣慎牡走暖蝎浪途戒碎炭叼加渠娜笔大学物理热力学基础课件大学物理热力学基础课件9/8/20241大学物理大学物理 I 曹颖曹颖热力学第一定律热力学第一定律------能量转换能量转换 地位：相当于力学中的牛顿定律地位：相当于力学中的牛顿定律热力学第二定律热力学第二定律------过程方向过程方向热力学第三定律热力学第三定律------低温性质低温性质基本定律基本定律物理实验物理实验幻关毛边斌择排前饱鸟而仰挂豺掂狰山超斩贬珐誓废屠验壶刚奥目钧北怕大学物理热力学基础课件大学物理热力学基础课件9/8/20242大学物理大学物理 I 曹颖曹颖15.1 内能内能 热量热量 功功一、内能一、内能 分分子子热热运运动动的的动动能能( (平平动动、、转转动动、、振振动动) )和和分分子子间间相相互互作作用用势势能能的的总总和和内内能能是是状状态的单值函数态的单值函数对于理想气体，忽略分子间的作用对于理想气体，忽略分子间的作用 ，则，则平衡态下气体内能：平衡态下气体内能：肃纫焊计秆穿剖攀圆澈怒腊须赛升藩绰梨掖博篮瞥袱或篆怖疥哉菏烫瓤蔚大学物理热力学基础课件大学物理热力学基础课件9/8/20243大学物理大学物理 I 曹颖曹颖二、热量二、热量 系系统统与与外外界界（（有有温温差差时时））传传递递热热运运动动能量的一种量度。

热量是过程量能量的一种量度热量是过程量摩尔热容量：摩尔热容量：( Ck＝＝Mc ) 1mol 物物质质温温度度升升高高1K所所吸吸收收(或或放放出出)的热量 Ck与过程有关与过程有关舰撞办倾逮夜拼株蔫滋择卫硫虑馁漏睦页暴殉琶嘎赞爪螟烛交纪恨彤奖秆大学物理热力学基础课件大学物理热力学基础课件9/8/20244大学物理大学物理 I 曹颖曹颖系统吸热或放热会使系统的内能发生变化系统吸热或放热会使系统的内能发生变化 若若传传热热过过程程““无无限限缓缓慢慢””，，或或保保持持系系统统与外界无穷小温差，可看成准静态传热过程与外界无穷小温差，可看成准静态传热过程系统在某一过程吸收（放出）的热量为：系统在某一过程吸收（放出）的热量为：三、功三、功 做做功功是是能能量量传传递递和和转转化化的的又又一一种种形形式式，，功是过程量功是过程量 拈畏借腿躁照汕离尤罩少偷逼掌解颐垛询枣体赣终界佯果忽很吟庇给欣炒大学物理热力学基础课件大学物理热力学基础课件9/8/20245大学物理大学物理 I 曹颖曹颖准静态过程中功的计算准静态过程中功的计算 元功元功系统对外做正功系统对外做正功系统对外做负功系统对外做负功总功总功几何意义：几何意义：曲线下面积曲线下面积灾岿枪赢顺惊杀一篇赌聋匆仰疵烹泽络申紧糊铂甫鸿吼树俱封晰麦脆狄撒大学物理热力学基础课件大学物理热力学基础课件9/8/20246大学物理大学物理 I 曹颖曹颖3、、做做功功或或热热传传递递都都能能改改变变系系统统的的内内能能，，但二者又有区别。

但二者又有区别 2、、A、、Q为过程量；为过程量；要点再现要点再现 功功是是由由于于系系统统发发生生整整体体宏宏观观位位移移而而被被传传递或转化的能量，这与传热机理是不同的递或转化的能量，这与传热机理是不同的 1、、 E为状态量；为状态量；政付继轨帮栓和体湘泵愧泰诲融咬伞萍脸谎甭潘悦淫偿擒方弹征含兆役怔大学物理热力学基础课件大学物理热力学基础课件9/8/20247大学物理大学物理 I 曹颖曹颖说明说明 1) 适用范围适用范围热力学系统热力学系统初初、、末末态态为为平平衡衡态态的的过程2) 对微小过程：对微小过程：3) 热功的转换是靠系统实现的热功的转换是靠系统实现的15.2 热力学第一定律热力学第一定律 E1 E2QA幌甚农蔗寻季挺害珊粟链髓走纪呜言慕详疵甲纵摇克概圈瘪瑶莽萧燥翁苑大学物理热力学基础课件大学物理热力学基础课件9/8/20248大学物理大学物理 I 曹颖曹颖 单位均用焦耳（单位均用焦耳（J ）表示4）应用：）应用：系统吸热系统吸热系统放热系统放热系统做正功系统做正功系统做负功系统做负功符号符号＋＋－－QA增加增加减少减少5）热力学一定律的又一种表述：）热力学一定律的又一种表述：第一类永动机不可能制造成功。

第一类永动机不可能制造成功恩镰叮孕弃昌颓陈刷蝴拇碱岳烤南迈妨黄柒万松娃扫雌肮沿扮望融癸少哀大学物理热力学基础课件大学物理热力学基础课件9/8/20249大学物理大学物理 I 曹颖曹颖15. 3 热力学第一定律、等值过程的应用热力学第一定律、等值过程的应用一、等容过程一、等容过程¯ 气体容积保持不变气体容积保持不变 (dV = 0 )¯ 等容过程中的功等容过程中的功 A = 0 （（dV = 0））¯ 等容过程内能等容过程内能（微小过程）（微小过程）（有限过程）（有限过程）内能仅与始末态温度有关内能仅与始末态温度有关艰鲜煌蘸肢如结疽螟忆讫萄秀椎廖杏诬僳疏疮磋糟垮瞳钠斤却死被茸娩型大学物理热力学基础课件大学物理热力学基础课件9/8/202410大学物理大学物理 I 曹颖曹颖¯ 等容过程的热量等容过程的热量由由 有有（定容摩尔热容量）（定容摩尔热容量）（微小）（微小）（有限）（有限）系统吸收的热量全部增加气体的内能系统吸收的热量全部增加气体的内能绩走租义秀褥场旦烛胎谍照章敲狄势丈兰停搓炮磅润氦兑熔瓣季妒屋断墙大学物理热力学基础课件大学物理热力学基础课件9/8/202411大学物理大学物理 I 曹颖曹颖二、等压过程二、等压过程¯ 系统压强保持不变系统压强保持不变 (P = 常数，常数，dP = 0 )¯ 等压过程中的功等压过程中的功 贝逸秋均西挠郑支吃港预堪穿导和嗓便移摆辆多药弘江免炮机傀锈判甩驶大学物理热力学基础课件大学物理热力学基础课件9/8/202412大学物理大学物理 I 曹颖曹颖¯ 内能内能¯ 热量热量定压摩尔热容：定压摩尔热容：煌墓墩蔽傣露芳涌汀兄寓唯简强缠泉柏详花著师媚茂幸械吴邯竞倘战揍啦大学物理热力学基础课件大学物理热力学基础课件9/8/202413大学物理大学物理 I 曹颖曹颖三、等温过程三、等温过程¯系系统统温温度度保保持持不不变变 (T =常数，常数，dT = 0 )¯等温过程中的功等温过程中的功 元功：元功：总功：总功：札诚袖读木与粪拒旨袁毕褐始吊官患楷掐雍翟迈熏脓柯瘪磺六智桃幸坪戴大学物理热力学基础课件大学物理热力学基础课件9/8/202415大学物理大学物理 I 曹颖曹颖¯ 内能内能¯ 热量热量系统吸收热量全部转换成功系统吸收热量全部转换成功必咖疵袜赌虱虱辟噪夷简宜栋郝纶殖霄躇司灌篡骇伙妥玫申厘劝往扎撑冈大学物理热力学基础课件大学物理热力学基础课件9/8/202416大学物理大学物理 I 曹颖曹颖一、定容摩尔热容一、定容摩尔热容CV单原子理想气体：单原子理想气体：双原子理想气体：双原子理想气体：多原子理想气体：多原子理想气体：15.4 气体摩尔热容气体摩尔热容二、定压摩尔热容二、定压摩尔热容CP三、比热比三、比热比冒掀瘁旋黄酣螺奉哈环鼠邮瓤嚣脉供拎锻烩焕吗稼棉命榔禽婚磊宦详玉拿大学物理热力学基础课件大学物理热力学基础课件9/8/202417大学物理大学物理 I 曹颖曹颖 特征：特征：一、绝热过程的功一、绝热过程的功二、绝热方程二、绝热方程将将 两边微分两边微分15.5 绝绝 热热 过过 程程侗孰缅庞帖响坪柱杨脓假限赫辐孕临靳两扳冕咬绽字薄狂乍剿仓傀坯炮纱大学物理热力学基础课件大学物理热力学基础课件9/8/202418大学物理大学物理 I 曹颖曹颖由由（（a））÷（（b））可得：可得：用用CV 除上式得：除上式得：由由谋论艳窄拣阜仕兽牟钮泼霍殷铡蹲斗铃杨等锋皂臀诡憎襟懒池十迂矽往足大学物理热力学基础课件大学物理热力学基础课件9/8/202419大学物理大学物理 I 曹颖曹颖三、绝热线三、绝热线¯ P与与V的关系曲线的关系曲线¯ 在在A点斜率点斜率说明自说明自A 膨胀相同体膨胀相同体积积dV 时，时，¯ 压强变化压强变化 等温：等温： 绝热：绝热： 他续娠农办垫入丧住驶俄娥翅沼史包选匣包幌究交脉莫这皱衡求悬淫札狸大学物理热力学基础课件大学物理热力学基础课件9/8/202420大学物理大学物理 I 曹颖曹颖过程过程过程过程等容等容等容等容等压等压等压等压等温等温等温等温绝热绝热绝热绝热dVdV=0=0dPdP=0=0dTdT=0=0Q Q=0=00 00 0特点特点特点特点 一定律一定律一定律一定律过程方程过程方程过程方程过程方程P P/ /T T=C=CV V/ /T T=C=CPVPV＝＝＝＝C C特点：特点：1 ) E－状态量。

－状态量2））～过程量～过程量3））A A0 0席咱懊薄贪责敏堪额屈夯汰丽氓戳敲栽媒磅醋墅蔼湘厉轻烯渴难灵俯誉用大学物理热力学基础课件大学物理热力学基础课件9/8/202421大学物理大学物理 I 曹颖曹颖例例2、、已已知知：：T1、、T2为为两两等等温温线线，，2 0的的过过程程为为绝绝热热过过程程指指出出：：10、、30 的过程是吸热还是放热的过程是吸热还是放热解解：：如如图图，，三三个个过过程程温温度度升高相同，故升高相同，故20是绝热过程，是绝热过程，由功的几何意义得：由功的几何意义得：放热过程放热过程吸热过程吸热过程T T1 1T T2 2P PV V3 2 13 2 10 0钦狰括逗挞季嘿踞恼率葡痔丙叶恕诉齿亩型南男灸党桂姥抢攀烯峭邮郭卿大学物理热力学基础课件大学物理热力学基础课件9/8/202422大学物理大学物理 I 曹颖曹颖15. 6 循环过程循环过程 卡诺循环卡诺循环一、循环过程一、循环过程（（系系统统））从从某某态态经经历历一一系系列列变变化化过过程程又又回回到初态的（周而复始的）过程到初态的（周而复始的）过程P-V 图上为一闭合曲线。

图上为一闭合曲线1）特性：）特性：2）循环过程有正、逆之分循环过程有正、逆之分3）循环过程的功：）循环过程的功：A净净～净面积～净面积abcPV驾管抄婴阐鸳簇斤挞斜缆弟焉煽千鹤辙蚕众渭稍蛔腻筑郸痰灯畸馁限谜慢大学物理热力学基础课件大学物理热力学基础课件9/8/202423大学物理大学物理 I 曹颖曹颖（工作原理示意图）（工作原理示意图）高温热源高温热源低温热源低温热源系统系统系统系统A热热机机：：利利用用工工作作物物质质，，不不断断地地把把热热转转化化为为功功的的装装置其循环为正循环其循环为正循环A净净> 0肆堤棚要阂朋痴船罗芬溅乱惊茁血楔臣颖切陆粉仲仪欲棉凤绝绍盂瓷蚁寒大学物理热力学基础课件大学物理热力学基础课件9/8/202424大学物理大学物理 I 曹颖曹颖冷凝塔冷凝塔发电机发电机水泵水泵除尘器除尘器涡轮涡轮传送带传送带锅炉炉空气空气碾磨机碾磨机烟筒烟筒水管水管喷射给水器喷射给水器现现代代火火力力发发电电厂厂结结构构示示意意图图烫详戍批肤戒仇竖涪颖渣摊矢畸溃菱绢悠泉辉锤晌趋钮织葛醛圭蛙慈首瓢大学物理热力学基础课件大学物理热力学基础课件9/8/202425大学物理大学物理 I 曹颖曹颖 工工作作物物质质不不断断的的从从某某一一热热源源取取出出热热量量，，获获得低温的装置。

得低温的装置热机效率：热机效率： 其中：其中：制冷机：制冷机：其循环的闭合曲线是逆时针方向其循环的闭合曲线是逆时针方向1）各符号的意义各符号的意义2）均为绝对值均为绝对值凛竟趾将土策椒奇谭案匈彻黔数最佑送柄苹翅歇垂弊姥撑糖平攫篇孙攘凋大学物理热力学基础课件大学物理热力学基础课件9/8/202426大学物理大学物理 I 曹颖曹颖氨氨A 实例：电冰箱的工作原理实例：电冰箱的工作原理 ( (工质：氨、氟利昂工质：氨、氟利昂) )烈竹岗啡犊零妙埂坍载段峙床克雀参指邢日继附垢虞炬亦赐劣厅谱廷镐绪大学物理热力学基础课件大学物理热力学基础课件9/8/202427大学物理大学物理 I 曹颖曹颖制冷系数制冷系数：一次循环向高温热源放出热量：一次循环向高温热源放出热量：一次循环向低温热源吸收热量：一次循环向低温热源吸收热量A：外界对系统做净功：外界对系统做净功高温热源高温热源低温热源低温热源系统系统系统系统A外外郭头版腊咽狂广耐演区地采硼眨屑刮美谤袁同胡漱恶婉埠纷掉限蛹摊心揭大学物理热力学基础课件大学物理热力学基础课件9/8/202428大学物理大学物理 I 曹颖曹颖例例4、、1摩摩尔尔单单原原子子理理想想气气体体，，且且V2=2V1。

求求此此循循环效率解：解：等温等温等温等温0ＶＶＶＶ２２２２ＶＶＶＶ１１１１ＶＶＶＶPACB孵觉讨沏酝什咋秽川赵催矩屏臂雷减痊瞎蔑敌涛兽关填埃辨领烙抨铰涅焕大学物理热力学基础课件大学物理热力学基础课件9/8/202429大学物理大学物理 I 曹颖曹颖例例5、、已知：双原子分子的已知：双原子分子的理想气体，求：理想气体，求：１）一次循环系统吸热；１）一次循环系统吸热；２）一次循环系统放热；２）一次循环系统放热；３）热机的效率３）热机的效率解：解：绝热绝热0132.22.21V/10V/10-3-3mm3 3P(10P(105 5Pa)Pa)ABC2惰穷孩泛帐眼走钧傻悄抛蚂坦蹄秒族防猛棒啤殃旋蛛棚聊探仅胸魂储晃檄大学物理热力学基础课件大学物理热力学基础课件9/8/202430大学物理大学物理 I 曹颖曹颖二、卡诺循环二、卡诺循环 1824年年卡卡诺诺（（法法国国工工程程师师1796～～1832））提提出出了了一一个个能能体体现现热热机机循循环环基基本本特特征征的的理理想想循循环环后后人人称称之之为为卡卡诺诺循环高温热源高温热源低温热源低温热源 本本节节讨讨论论以以理理想想气气体体为为工工作作物物质质的的卡卡诺诺循循环环、、由由4个个准准静静态态过过程程（（两两个个等等温温、、两个绝热）组成。

两个绝热）组成浪界暴宰挪亨汝犊泪曳撞惜圾哥兰清楞署摸牌互苟蛮批县牌狞拼屎芦颖犯大学物理热力学基础课件大学物理热力学基础课件9/8/202433大学物理大学物理 I 曹颖曹颖卡诺循环效率的计算卡诺循环效率的计算由两个等温过程和两个绝热过程组成由两个等温过程和两个绝热过程组成卡诺热机：卡诺热机：等于等于abcda面积面积卡诺循环效率卡诺循环效率仍忽淳讶低狰种嚷扛猪伪干堤范派墨引撒瘦烟维亥避供湿誊嘎蒙金芜促鱼大学物理热力学基础课件大学物理热力学基础课件9/8/202434大学物理大学物理 I 曹颖曹颖由由Ä 卡诺热机有两个热源卡诺热机有两个热源Ä  与与T1、、T2温差有关，与工作物质无关温差有关，与工作物质无关Ä 诊颤浙随佬草园佬釜巧挑孕貌穷颖桨乖闯坪爹傈搞拣陌凉粒八抓哉描凋腋大学物理热力学基础课件大学物理热力学基础课件9/8/202435大学物理大学物理 I 曹颖曹颖卡诺制冷机：卡诺制冷机：制冷系数制冷系数遏滥泊怔周辨顺篙饲扣叹惦钮骸夏杏贷徘镰炊枷才拦惧撅冲酶酿乌癣争蹲大学物理热力学基础课件大学物理热力学基础课件9/8/202436大学物理大学物理 I 曹颖曹颖例例4、、一一可可逆逆卡卡诺诺热热机机低低温温热热源源的的温温度度为为70C ，，效效率率为为40％％；；若若将将效效率率提提高高到到50％％，，则则高高温温热热源源温温度需提高几度？度需提高几度？形射孰冈及嫉虹炯试竖缉豺零暑绩荒较迄赊仓捎揽战恰河狡坏哄凌机的沟大学物理热力学基础课件大学物理热力学基础课件9/8/202437大学物理大学物理 I 曹颖曹颖15.7 热力学第二定律热力学第二定律解决与热现象有关过程方向性问题。

解决与热现象有关过程方向性问题独立于热力学第一定律的基本定律独立于热力学第一定律的基本定律一、热力学第二定律的表述一、热力学第二定律的表述1、开尔文表述：、开尔文表述： 不不可可能能制制造造一一种种循循环环动动作作的的热热机机，，只只从从一一个个热热源源吸吸收收热热量量，，使使之之完完全全变变成成有有用用的的功功，，其其他他物物体不发生任何变化体不发生任何变化第二类永动机第二类永动机( (单源热机）不可能造成单源热机）不可能造成峪予飞盛篓奸叔窄催氰腕超革尿楷凉淮痢里蓄涌粘有层旬烟衔摸验帕侦闪大学物理热力学基础课件大学物理热力学基础课件9/8/202438大学物理大学物理 I 曹颖曹颖 热热力力学学第第二二定定律律是是关关于于自自然然过过程程方方向向的的一一条条基基本本的的普普遍遍定定律律，，它它是是较较热热力力学学第第一一定定律律层层次更深的定律次更深的定律2、克劳修斯表述：、克劳修斯表述：热量不能热量不能自动地自动地从低温物体传到高温物体从低温物体传到高温物体二、两种表述的等价性二、两种表述的等价性违背克劳修斯表述则必违背开尔文表述违背克劳修斯表述则必违背开尔文表述。

搔锰圾毯宴忧蒸镐戊胺稽蚂褪遁煌莹素起百丽乐去千产棚片吻策青惋唯琢大学物理热力学基础课件大学物理热力学基础课件9/8/202439大学物理大学物理 I 曹颖曹颖设克劳修斯表述不成立设克劳修斯表述不成立 即即循循环环E使使Q2自自动动传传至至T1热热源源再再利利用用一一卡卡诺诺循循环环B, ,从从T1吸吸Q1，，在在T2放放出出Q2，，对对外外做做功功A = Q1- -Q2把把E和和B看看成成一一复复合合机机，，唯唯一一的的效效果是吸热后全部转化成功，果是吸热后全部转化成功，而而系系统统和和低低温温热热源源不不发发生生任任何何变变化化这这就就违违背背了了开氏说法开氏说法异兔侥税揩袖厩皋看刺蚤蓟聂孤易道枪缝结劝登娃橇疾篓林紫篓盟阉道混大学物理热力学基础课件大学物理热力学基础课件9/8/202440大学物理大学物理 I 曹颖曹颖设开尔文表述不成立设开尔文表述不成立 即即热热机机C从从T1 吸吸收收热热量量Q1并并全全部部转转化化为为功功再再利利用用一一卡卡诺诺循循环环D接接受受C 所所做做的的功功A = Q1，，从从T2吸吸收收Q2，，向向T1 放放出出热热量量Q1 + Q2，把，把C、、D看成一复合制冷看成一复合制冷机机。

唯唯一一的的效效果果是是使使Q2自自动动的的传传及及T1 1而而系系统统和和外外界界并不发生任何变化，这就违背克氏表述并不发生任何变化，这就违背克氏表述治旦盖笺区枷鞭吮痞与抵睛歇剪寻膘殆双傅枝捂驻耕拆芜莹列势揣滑成胰大学物理热力学基础课件大学物理热力学基础课件9/8/202441大学物理大学物理 I 曹颖曹颖三、可逆过程和不可逆过程三、可逆过程和不可逆过程可可逆逆过过程程：：任任何何一一个个系系统统状状态态变变化化过过程程若若能能使使系系统统沿沿着着相相反反方方向向经经过过与与原原来来完完全全一一样样的的中中间间状态再回到原状态而不引起其他变化状态再回到原状态而不引起其他变化说明：说明：1）系统复原；）系统复原；2）外界复原外界复原 不不可可逆逆过过程程：：若若一一过过程程产产生生的的效效果果无无论论用用任任何何复复杂杂的的方方法法，，在在不不引引起起其其他他变变化化的的条条件件下下，，都都不不能回复原态能回复原态匝卡肿至筹逼蔷茵碧挡基沮换桩震挚又碘泣颖桃鬃潞徐杆曹歼贷店嗅琼拦大学物理热力学基础课件大学物理热力学基础课件9/8/202442大学物理大学物理 I 曹颖曹颖四、热力学第二定律的实质四、热力学第二定律的实质 开氏表述的实质开氏表述的实质 功变热不可逆功变热不可逆克氏表述的实质克氏表述的实质热传导不可逆热传导不可逆功变热功变热不可逆不可逆热传导热传导不可逆不可逆开氏、克氏开氏、克氏 表述等效性表述等效性实质：实质：一切与热现象有关的实际宏观过程都一切与热现象有关的实际宏观过程都是是不可逆不可逆的。

的鱼模钒酣曲描昼怠帽瘴慰贝帘烹冻酋翠烷完去服甭访啄呻溉银谜示恰韧耘大学物理热力学基础课件大学物理热力学基础课件9/8/202443大学物理大学物理 I 曹颖曹颖五、卡诺定理五、卡诺定理可逆机的效率都相同可逆机的效率都相同( ( 在在T1、、T2间工作间工作) )一切非可逆机的效率小于可逆机的效率一切非可逆机的效率小于可逆机的效率提高热机效率的方法提高热机效率的方法矩煞泵衡启魂秽皑动睹庄安拱呈汾龄侈渍嚏竞判引摄箕谎烟加来铺膀侯涅大学物理热力学基础课件大学物理热力学基础课件9/8/202444大学物理大学物理 I 曹颖曹颖15.8 熵和热力学第二定律的数学表达式熵和热力学第二定律的数学表达式 在在卡卡诺诺定定理理表表达达式式中中，，采采用用了了讨讨论论热热机机时时系系统统吸吸多多少少热热或或放放多多少少热热的的说说法法本本节节将将统统一一系系统统吸吸热热表表示示，，放放热热可可以以说说成成是是吸吸的的热热量量为为负负（（即即回回到第一定律的约定），卡诺定理表达式为到第一定律的约定），卡诺定理表达式为 系统从热源系统从热源T1吸热吸热 Q1，从，从T2吸热吸热Q2（（< 0）。

上式又可写为）上式又可写为一、熵一、熵伦僳松救象盐护乓营掂消吭龟惫托般傍钮稗捡肚耸眺砸酝装祟段矾况廓驶大学物理热力学基础课件大学物理热力学基础课件9/8/202445大学物理大学物理 I 曹颖曹颖 推推广广到到一一般般情情形形，，可可将将任任意意循循环环过过程程划划分分成成许许多多小小过过程程，，每每一一小小过过程程可可看看作作卡卡诺诺循循环环过过程，同样有程，同样有写成积分形式写成积分形式对于可逆过程对于可逆过程椰媚南亩霞琶畸芽有胶娘辈韦荫慌娄团谱劣叭昼灸浑范讥宾吻韦臣任赊制大学物理热力学基础课件大学物理热力学基础课件9/8/202446大学物理大学物理 I 曹颖曹颖 回回顾顾一一下下势势能能的的定定义义，，由由于于保保守守力力的的环环流等于零，因此存在态函数势能流等于零，因此存在态函数势能 同理，由于同理，由于 我们也能引入一个态我们也能引入一个态熵的微分定义式熵的微分定义式函数，我们将此态函数定义为熵即函数，我们将此态函数定义为熵即淹弱抗恿闽奸罗狱衍哦驹焕梢茂找辖宵蓬督靴夺鲤楚剖儡绳村苯芳候湘利大学物理热力学基础课件大学物理热力学基础课件9/8/202447大学物理大学物理 I 曹颖曹颖熵的积分定义式熵的积分定义式 对于从状态对于从状态A到状态到状态B的的可逆过程有：可逆过程有： 系系统统处处于于B态态和和A态态的的熵熵差差等等于于沿沿A、、B之之间间任任意意一一可可逆逆路路径径R（（如如图图中中的的R1和和R2））的的热热温温商商的的积积分分。

熵熵具具有有可可加加性性，，系系统统的的熵熵等等于于各各子子系系统统熵之和础窒处杏邢策凳管证图屿阀辗鼠秉荷核桐皑搅血汾誓跺避藻撰部絮企厉娘大学物理热力学基础课件大学物理热力学基础课件9/8/202448大学物理大学物理 I 曹颖曹颖对于包含不可逆过程的循环，有对于包含不可逆过程的循环，有热力学第二定律热力学第二定律的表达式的表达式杠苦摊闰唐玛戎涝谗雅灿怜壳含奶睁锹浚滋棒挨柏始谈芒形超相阜冀酉靖大学物理热力学基础课件大学物理热力学基础课件9/8/202449大学物理大学物理 I 曹颖曹颖二、熵增加原理二、熵增加原理对绝热过程，对绝热过程，d Q = 0熵增加原理熵增加原理: : 在在绝绝热热过过程程中中, ,熵熵永永不不减减少少任任何何自自发发不不可逆过程总是向熵增加方向进行可逆过程总是向熵增加方向进行应用举例：应用举例：热传导过程：热传导过程： 当热量从高温物体传到低温物体时，当热量从高温物体传到低温物体时，抡犯放谱赠荆娘茅刷上仕刑卿戌枫紫碎氮乘勃露钱午睹痛润荫恰湾侍祈砍大学物理热力学基础课件大学物理热力学基础课件9/8/202450大学物理大学物理 I 曹颖曹颖当热量从低温物体传向高温物体时，当热量从低温物体传向高温物体时，由于由于D D S < 0，，此过程是不能发生的。

此过程是不能发生的热功转换过程：热功转换过程： 设设热热机机在在一一个个循循环环中中，，从从热热源源吸吸收收热热量量Q 并并全部转化为功全部转化为功故此过程不能进行故此过程不能进行震界伺锥昭鄙裔填扑包船曙董韭馅呸雅扶狼事该章邪单梆垣星愁沸钦败吕大学物理热力学基础课件大学物理热力学基础课件9/8/202451大学物理大学物理 I 曹颖曹颖熵是态函数熵是态函数: :¯ 熵有相加性熵有相加性; ;¯ 绝热不可逆过程熵增加绝热不可逆过程熵增加; ;¯ 熵是系统混乱度的量度，在平衡态时达最大熵是系统混乱度的量度，在平衡态时达最大不可逆过程实质：不可逆过程实质：熵的微观意义和玻尔兹曼公式熵的微观意义和玻尔兹曼公式茁俏渺喇限捂方啊翱靳躺讶寄眺血阶再旧妻频凌集闪甚米柒谎稍疟帆诚坚大学物理热力学基础课件大学物理热力学基础课件9/8/202452大学物理大学物理 I 曹颖曹颖例例5、、试求理想气体的状态函数熵试求理想气体的状态函数熵积分可得积分可得这是以（这是以（T，，V）为独立变量的熵函数的表达式为独立变量的熵函数的表达式解解 根据根据 ，有，有疾沿兆亮维涅瘁销晚练跑慌猪云盟殆淋烟膜瞩洞瞻扳琉慷净波碘邮全耍医大学物理热力学基础课件大学物理热力学基础课件9/8/202453大学物理大学物理 I 曹颖曹颖例例6、、计算理想气体自由膨胀的熵变。

计算理想气体自由膨胀的熵变气体绝热自由膨胀气体绝热自由膨胀 dQ = 0，，dA = 0，，dE = 0解：解：对对理理想想气气体体，，膨膨胀胀前前后后温温度度T0不不变变为为计计算算这这一一不不可可逆逆过过程程的的熵熵变变，，设设想想系系统统从从初初态态（（T0，，V1））到到终终态态（（T0，，V2）） 经经历历一一个个可可逆逆等等温温膨膨胀胀过过程程，，可借助此可逆过程求两态熵差可借助此可逆过程求两态熵差罢猛揖零岩沉双亢喀案筹用卯屁礼脯捷端更专限劣诅瓣猜哇佰副爽奏土积大学物理热力学基础课件大学物理热力学基础课件9/8/202454大学物理大学物理 I 曹颖曹颖热力学作业答案热力学作业答案（一）选择题（一）选择题1、、B ；； 2、、D ；； 3、、D ；； 4、、 C ；； 5、、B ；； 6、、D （二）填空题（二）填空题1、、 8.31 J ；； 29.09 J2、、增加内能增加内能；；对外做功对外做功；；对外做功对外做功；；内能增加内能增加3、、无数无数；；绝热绝热；；等温等温4、、33.3％％；；8.31×105J5、、热功的转换热功的转换；；热传导过程热传导过程6、、 ＝＝1热机热机；；热力学第二定律热力学第二定律。

7、、几率小的状态到几率大的状态几率小的状态到几率大的状态；；几率增大状态几率增大状态 见哎著睬谗率苛库店唉蒂淬笼唯缀绞舅梗销循豢篇堕狭秃汽蕉毅医赛洱狸大学物理热力学基础课件大学物理热力学基础课件9/8/202455大学物理大学物理 I 曹颖曹颖（三）计算题（三）计算题1、解：、解： PVOabcVb =Vc = 2Va, Pb = 2Pa , Pc = Pa，，Tb = 4Ta = 4T, Tc = 2T对一摩尔气体有对一摩尔气体有恰铲绰圆拄戊薄胚溉戒棠串且段今纸蚤陌孙鼓九笆娄署晰捂赦泊峪截飞血大学物理热力学基础课件大学物理热力学基础课件9/8/202456大学物理大学物理 I 曹颖曹颖2、解：、解：P(105Pa)V(10-3m3)Oabc2.02.01.01.0仗雍媚帜氟究踞擞揖膛车实叹鸿密拂碰凝镀九酌漆芥汛鬼腕趟般羞票创诱大学物理热力学基础课件大学物理热力学基础课件9/8/202457大学物理大学物理 I 曹颖曹颖3、、425 K4、解、解问咸躲咎掷楞庶欲娄泥跃俯造沸驯婚宁贼帜庇潞耘苯憋腺胎舜墒光泼酿申大学物理热力学基础课件大学物理热力学基础课件9/8/202458大学物理大学物理 I 曹颖曹颖。