8.3熱力學第二定律熱傳遞方式一、熱力學第二定律表述1,起其他變化（需要做功。熱傳遞的方向性表述2：不可能從單一熱源取熱,把它全部變?yōu)楣Χ划a(chǎn)生其他任何影響機械能、內(nèi)能轉(zhuǎn)化的方向性（能量耗散）表述3：有序到無序,熵增加第一類永動機：不需要動力的機器,它可以源源不斷的對外界做功違反能量守恒定律第二類永動機：從單一熱庫吸收熱量,全部用于做功。機械能而不引起其它變化。二、卡諾循環(huán)當高溫熱源和低溫熱源的溫度確定之后,所有熱機中,按照卡諾循環(huán)運行的熱機效率是最高的。（證明略）卡諾循環(huán)由兩個等溫過程和兩個絕熱過程組成。從高溫熱源等溫吸熱Q1,對外做功,并向低溫熱源散熱Q。Q2,,,為相反數(shù)。W兩個等溫過程中,熱量交換加上做功等于0,因此,

inRT2Q T1 1Q如果將上述過程反過叫做逆卡諾循即在外界做功W的幫助從低溫熱源吸熱Q2,向高溫熱源熱 。例如空調(diào)、冰箱都有這種功能（但現(xiàn)實中的空調(diào)、冰箱不一定滿足逆卡諾循環(huán)的條件。Q1對于逆卡諾循環(huán),常用制冷系數(shù)進行描述：2 QQ2

TTQQnRTln1 1 1V2V1Q2nRTln2 2V4V3利用絕熱過程的狀態(tài)方程：PV22PVPV,即33PV,即V1nRTV1nRT2 1 3 24411V1nRTV1nRT4 2 1 1有上述公式可得卡諾熱機的效率,即最大效率：QQ TT121 22例1、有一卡諾致冷機,從溫度為-10℃的冷藏室吸取熱量,而向溫度為20℃的物體放出熱量。設(shè)該致冷機所耗功率為15kW,問每分鐘從冷藏室吸取的熱量是多少？例2、一卡諾機在溫度為27℃和127℃兩個熱源之間運轉(zhuǎn)．1.2×103cal,??(),1.2×103cal,??0例3、某空調(diào)器按可逆卡諾循環(huán)運轉(zhuǎn),其中的作功裝置連續(xù)工作時所提供的功率為P．0夏天室外溫度恒為T1,,最后可將室溫降至恒定的

．室外通過熱傳導在單位時間內(nèi)2(T－T)(),比例系數(shù)A．試用T,P和A來表示T．1 2 1 0 2當室外溫度為30℃時若這臺空調(diào)器只有30,室溫可維持在20℃,用此空調(diào)器仍可使室溫維持在20℃?冬天20℃?三、熱傳遞方式1、熱傳導1考慮長度為橫截面積為S,兩端截面處的溫度為1

12,T,且T12

T,,2在tS所傳遞的熱量為21QKT1

T2Stl其中,K為導熱系數(shù)。2、熱對流3、熱輻射黑體：吸收所有的電磁輻射,無任何反射。與此同時,黑體自身也會向外輻射,單位面積的輻射功率為：JT4式中5.67108Wm

K

,稱為斯忒藩常數(shù)。如果不是黑體,單位表面積的輻射功率J記為JT401,由物體性質(zhì)決定。例4、如圖所示,兩根金屬棒A、B尺寸相同,A的導熱系數(shù)是B的兩倍,用它們來導熱,設(shè)高溫端和低溫端溫度恒定,求將A、B并聯(lián)使用與串聯(lián)使用的能流之比．設(shè)棒側(cè)面是絕熱的．例5、已知地球和太陽的半徑分別為R

＝6×106m、R1

＝7×108m,地球與太陽的距離d＝1．5×1011m．若地球2與太陽均可視為黑體,試估算太陽表面溫度．、取一個不高的橫截面積是3dm20.6kg,,2min1℃,若把太陽看成黑體,R7108m和d1.51011m,并考慮到陽光傳