第五章热学
5.1热力学第二定律（克劳修斯表述）
一、演示目的：
1、学习掌握热力学第二定律克劳修斯表述。

2、验证热力学第二定律，了解第二类永动机为什么不能实现的原因。

二、实验装置：
热力学第二定律演示仪（克劳修斯表述），如图5.1.1所示。

图5.1.1热力学第二定律演示仪
三、实验原理：
1.克劳修斯表述：
“不可能制造这样一台机器，在一个循环动作后，只是将热量从低温物体传送到高温物体而不产生其他影响”。

因此在一个循环动作后，将热量从低温物体传送到高温物体，外界必须对系统做功。

这种机器就是制冷机。

最简单的制冷机
Q为从低温的工作原理如图5.1.2所示，W为外界对循环的工作物质所做的功，
2
Q为向高温物体放出的热量。

物体吸取的热量，
1
图5.1.2制冷机的工作原理图 图5.1.3
制冷机的效能显然决定于循环过程中外界对工作物质(实验中使用的是氟里昂)所做的功，以及工作物体从冷却室中(欲降低温度的物体)吸收的热量2Q 。

常用制冷系数ε表示，其定义为：
W
Q 2=ε 如果0→W 则∞→ε，该机器在一个循环动作恢复原状态后，外面没有变化，唯一的结果就是把热量2Q 从低温物体传送到高温物体，如图5.1.3 所示，如果能做成这种机器，那么它的作用就等于热量自动从低温物体送到高温物体，系统和外界都不会发生其他变化，这是与克劳修斯表述相矛盾的，是不可能的。

2、仪器装置及原理
图5.1.4是实验装置工作流程图。

实验的工作物质，一般选取凝结温度或沸点较低的气体。

本装置用的是碳氟化合物中的氟里昂，其沸点为-29.8℃,它在温室（20℃）、常压（一个标准大气压）下是气体。

在室温、高压（10倍标准大气压）下是液体。

如图4所示，当工作物质在压缩机中被压缩成压强为大气压强的10余倍时，变为温度为70℃的气体，经与冷凝器（高温高压）放出热量Q 后转变为常温态的液体，然后经干燥器、毛细管后，即绝热膨胀，压强下降到大气压强的3倍以下，此时液体在低压下沸腾气化，吸收热量2Q ，经冷却室（蒸发器）其温度进一步下降，然后再次进入压缩机中，再被压缩，重复上述循环。

这样一个循环，即将热量2Q 从低温物体送至高温物体B ，外界做功为W 。