熱力學第二定律與熵等溫膨脹過程吸熱等溫壓縮過程放熱（這里Q取正值）兩次絕熱過程：Q=0利用絕熱過程方程卡諾熱機循環效率(1)卡諾循環的效率只與兩熱源的溫度T1,

T2有關,與循環的面積無關;(2)循環必須兩個熱源,一個熱源不行;(3)提高效率的途徑:升高T1(或降低T2).說明（4）卡諾循環效率

<1（5）在相同高溫熱源和低溫熱源之間工作的一切熱機中，卡諾循環的效率最高。卡諾循環效率有:卡諾致冷機Q1Q2W高溫熱庫T1低溫熱庫T2工質PVT1T2Q1Q2W1432卡諾致冷機的致冷系數等溫膨脹從低溫熱源吸熱Q2等溫壓縮向高溫熱源放熱Q1Q2=νRT2ln(V3/V4)Q1=νRT1ln(V2/V1)致冷系數e=Q1–Q2Q2§3.1熱力學第二定律的經典表達一.自然過程進行的方向性

滿足能量守恒的過程一定能實現嗎？功熱轉換摩擦變熱的過程是有方向性的?；颍簾岵荒茏园l轉化為功.或:唯一效果使熱全部變成功的過程是不可能的.熱轉化為功是可能的,但不是自發.如等溫膨脹,工作物質是將從外界獲得的熱量全部變為功,但工作物質的體積發生變化.要使熱不斷地轉化為功,必須浪費一部分熱量,即:熱機的效率不可能100.本節要求：

理解為什么要提出熱力學第二定律

掌握熱力學第二定律的文字敘述及其含義

理解可逆過程與不可逆過程的概念熱傳導

熱量不能自動地由低溫物體傳向高溫物體。熱傳導是有方向性的。氣體的絕熱自由膨脹

氣體向真空中絕熱自由膨脹的過程是有方向性的。氣體可以自動地從小體積向大范圍膨脹,但不可能自動地從大范圍向小體積收縮.1.可逆過程與不可逆過程(1)可逆過程如果一個過程發生后,可以沿原過程的反向進行,并使系統和外界都再回到它們初始狀態.例如:真空中的單擺,無摩擦耗散的準靜態過程.可逆過程的條件:無摩擦(無粘滯或無其它耗散效應);準靜態過程.(2)不可逆過程論采取什么曲折的途徑和辦法都不能使系統和外界都再回到它們初始狀態.不可逆過程不能理解為系統不能回到初態,而是消除不了對外界的影響.可逆過程產生的影響在逆過程中可完全消除.例如:自然界的一切自發過程都是不可逆的。2.自然過程的方向性非平衡態到平衡態的過程是不可逆的。一切與熱現象有關的實際宏觀過程都是不可逆的.3.不可逆過程的相互依存性各種不可逆性之間存在內在聯系,即從一種不可逆性可以導出另一種不可逆性.二.熱力學第二定律（描述自然宏觀過程按一定方向進行的規律）定律的兩種表述(1)克勞修斯表述從熱傳遞的方向性熱不可能自發地從低溫物體向高溫物體傳遞.(2)開爾文表述只從單一溫度熱吸熱,使其全部變為有用功而不引起其他變化是不可能的.或:單一熱源的熱機是不可能制成的.或:第二類永動機是不可能實現的.從熱功轉換的方向性熱力學第二定律表明:遵守熱力學第一定律的過程并非都能實現,故它是獨立于熱力學第一定律的。熱力學第二定律的兩種表述具有等價性.§3.2卡諾定理與熱力學溫標一.卡諾定理1.可逆熱機與不可逆熱機其所有過程全為可逆過程的熱機為可逆熱機.其所有過程不全為可逆過程的熱機為不可逆熱機.2.卡諾定理(1)在相同高溫熱源(T1)和相同低溫熱源(T2)間工作的一切可逆熱機的效率相同,與工作物質無關.其效率為本節要求：理解卡諾定理掌握熱力學溫標的定義

熱力學溫標與理想氣體溫標的關系

η可逆=1–T2/T1(2)在相同高溫熱源(T1)和相同低溫熱源(T2)間工作的一切不可逆熱機的效率都不可能大于可逆熱機的效率。η不可逆<1–T2/T1二.卡諾定理的證明1.R:可逆熱機;I:不可逆熱機R反向作致冷機,一個循環后:若,則整個聯合循環從單一熱源吸收熱量對外做功且不對外界產生影響,違背熱二律.若,則整個系統和外界回到了初始狀態,與I是不可逆機矛盾.故只可能T1T2

IRT1T2R2R12.兩可逆熱機,R1反向作致冷機,一個循環后,只能有:R2反向作致冷機,一個循環后,只能有:η=1–Q2/Q1≤1–T2/T1指明了熱機效率的極限值和提高熱機效率的途徑:盡可能提高高溫熱源的溫度T1和降低低溫熱源的溫度T2；盡可能使熱機變為可逆機，減小不可逆因素（如漏氣、散熱、摩擦等）三.熱力學溫標的定義任意工質的可逆機,效率都一樣,且僅取決與高低溫熱源溫度:Kelvin建議：η=1–Q2/Q1≤1–T2/T1僅確定了新溫標的兩個物體的溫度比，還需選取一個固定點固定點為低溫固定點為高溫1954年國際計量大會規定標準狀態下純水的三相點溫度為273.16K,以此為固定點.四.熱力學溫標與理想氣體溫標關系1.兩者的聯系

因此,在理想氣體溫標適用的范圍內，兩種溫標一致,以后都用T來表示它們。二者又選取相同的固定點熱力學溫標建立在理想的可逆循環基礎上,故熱力學溫標只是不能實現的理論上的溫標，實際應用很困難.它通過理想氣體溫標來體現。2.兩者的區別

理想氣體溫標：