2021-2022学年高二物理竞赛课件：卡诺定理.pptx

卡诺定理
可逆机：作可逆循环过程的机器。
不可逆机：作不可逆循环过程的机器。
T1 和低温热源 T2 之间的一切可逆机效率相同，与工作物质无关。
。
指出卡诺定理
可逆机：作可逆循环过程的机器。
不可逆机：作不可逆循环过程的机器。
T1 和低温热源 T2 之间的一切可逆机效率相同，与工作物质无关。
。
指出了提高热机效率的途径。
卡诺定理
非自发传热
自发传热
高温物体
低温物体
热传导
热功转换
完全
功
不完全
热
自然界一切与热现象有关的实际宏观过程都是不可逆的 .
热力学第二定律的实质
无序
有序
自发
非均匀、非平衡
均匀、平衡
自发
能量品质
能量转换和守恒定律
热力学第一定律
热力学第二定律
卡诺定理
有用能是受到限制的
低温热源
高温热源
卡诺热机
可利用的能量越多，该能量品质越好,反之则差.
1. 设E为卡诺理想可逆机，E'为另一可逆机。
T1
T2
E+E'
无功冷机
高温热源T1
低温热源T2
E
E'
证明
卡诺定理的证明
反之，使E逆向运行，E'正向运行，又可证明：
结果： 复合机E+E'成为无功冷机，违背克劳修斯表述，故假设不成立。
综上，
工作在相同的高温热源 T1 和低温热源 T2 之间的一切可逆机效率相同，与工作物质无关。
设E为可逆机，E〞为不可逆机。
同样方法可以证明：
工作在其间的一切不可逆机的效率不大于可逆机
熵
卡诺循环：
热温比
Q2= -|Q2|
卡诺循环
高温热源
T1
低温热源
T2
A
系统经历卡诺循环后，热温比总和为零。
结论 ： 可逆卡诺循环中, 热温比总和为零 .
热温比
等温过程中吸收或放出的热量与热源温度之比 .
可逆卡诺机
一 熵
如何判断孤立系统中过程进行的方向？
熵增加原理 热力学第二定律的统计意义
任一微小可逆卡诺循环
对所有微小循环求和
当
时，则
任意的可逆循环可视为由许多可逆卡诺循环所组成
结论 : 对任一可逆循环过程, 热温比之和为零 .
在可逆过程中，系统从状态A改变到状态B , 其热温比的积分只决定于始末状态，而与过程无关. 据此可知热温比的积分是一态函数的增量，此态函数称熵.
可逆过程
*
*
A
B
C
D
可逆过程
无限小可逆过程
热力学系统从初态 A 变化到末态 B ，系统熵的增量等于初态 A 和末态 B 之间任意一可逆过程热温比（ ）的积分.
物理意义
熵的单位
*
*
A
B
C
D
E
可逆过程
熵变的计算
1）熵是态函数，当始末两平衡态确定后， 系
统的熵变也是确定的, 与过程无关. 因此, 可在两平
衡态之间假设任一可逆过程，从而可计算熵变 .
2）当系统分为几个部分时， 各部分的熵变之
和等于系统的熵变 .
理想气体的熵公式
设 CV，m = Const.
则
或
（自己求出）
O
(T1,V1)
(T2 ,V2)
R
p
V
dQ=TdS
理想气体