第三章 热力学第二定律dkn.pptVIP免费

-1-第三章热力学第二定律CollegeofChemistry&ChemicalEngineering,FZU-2-§3.1卡诺循环与卡诺定理§3.2热力学第二定律§3.3熵与克劳修斯不等式§3.4熵变的计算§3.5热力学第三定律及化学变化过程熵变的计算§3.6亥姆霍兹函数和吉布斯函数§3.7热力学基本方程及麦克斯韦关系式§3.8热力学第二定律在单组分系统相平衡中的应用-3-一、卡诺循环二、卡诺定理§3.1卡诺循环与卡诺定理-4-一、卡诺(Carnot)循环19世纪初，蒸汽机效率仅5%。1824年当时年仅28岁的法国工程师卡诺设计了一个理想循环，由此指出热机效率具有理论极限，世人称其为卡诺循环。卡诺循环以理想气体为工作物质，由两个恒温可逆过程与两个绝热可逆过程组成，则卡诺循环中产生的热机效率即最大热效率。因此，人们常将卡诺循环中的热机称为卡诺热机。-5-卡诺循环由四个可逆过程组成，在pV图上可以分为四步：QhQcWQ=0Q=0A-B恒温可逆膨胀，系统吸热QhB-C绝热可逆膨胀，Q=0C-D恒温可逆压缩，系统放热QcD-A绝热可逆压缩，Q=0高温热源Th低温热源Tc1.卡诺循环-6-卡诺循环的提出揭示了热机工作过程中的本质：热机必须工作于两个热源之间,才能将高温热源的热量不断转化为有用的机械功。高温存储器低温存储器热机hTWcThQcQ卡诺热机以理想气体为工作物质，从高温Th热源吸收Qh热量，一部分通过理想热机做功W，一部分Qc的热量给低温Tc热源。2.卡诺热机此时热机的效率即为最大热效率。-7-恒温可逆膨胀U1=0Q1=–W1=nRThln(V2/V1)=Qh>0绝热可逆膨胀恒温可逆压缩绝热可逆压缩U3=0Q3=–W3=nRTcln(V4/V3)=Qc<002Q22UW04Q)(44chm,TTnCUWV)(hcm,TTnCV整个循环：0UQQQch31WWWQp1,V1,Thp2,V2,Thp3,V3,Tcp4,V4,Tc-8-下图ABCD曲线所围面积为热机所作的功Wp11h(,,)ApVT22h(,,)BpVT33C(,,)CpVT44C(,,)DpVTVhTcTabcd)(4chm,TTnCWV)(2hcm,TTnCWV121lnVVnRTWh343lnVVnRTWc-9-过程2：12h13cVTVT11h14cVTVT过程4：4312VVVV相除得根据绝热可逆过程方程式chQQW12ln)(VVTTnRch341231lnlnVVnRTVVnRTWWWch此即卡诺热机所做的功-10-3.卡诺循环的热机效率hQWhchchTTTTT1Th是高温热源温度；Tc是低温热源温度；对任意热机，其热机效率定义为：对外所作的功与所吸的热之比值，也称为热机转换系数，用表示，恒小于1。1212lnln)(VVnRTVVTTnRhch卡诺热机的热机效率仅与两热...