谁能帮我解释一下卡诺循环的过程在定温,定熵是怎么实现的?虽然知道工质起中介作用,但很难理解工质在恢复到原状态的时候,膨胀功与压缩功不相等.外界温度改变怎么会使前后做功不同呢?

Question

谁能帮我解释一下卡诺循环的过程在定温,定熵是怎么实现的?虽然知道工质起中介作用,但很难理解工质在恢复到原状态的时候,膨胀功与压缩功不相等.外界温度改变怎么会使前后做功不同呢?热力学第二定律?

Answer 1

对于理想气体可逆卡诺循环这是个基本问题.系统经历一个循环,在两个等温过程中发生了吸热或放热.等温过程的热量Q=W=-nRTlnV2/V1,可以证明一个等温过程中前后体积比与另一等温过程前后体积比互为倒数（根据绝热过程方程导出）,从而T高者吸热多,T低者放热少.整个循环净的吸热必然以做功的方式返回给外界（循环后系统内能不变）,必然要求膨胀过程对外做功大于压缩过程外界对系统做功.
当然你也可以直接计算四个步骤每一步的做功,可以证明两个膨胀过程对外做功之和大于两个压缩过程外界做功之和.
到这里为止与第二定律没有关系,完全是第一定律的推论.然而由第二定律导出的卡诺定理表明可逆卡诺热机效率仅与T1T2有关,与工质种类无关.从而前面由理想气体导出的结论对任意物质都成立（当然具体数值会有所不同,但比例关系不变）.
如有不明欢迎追问.