物理化学-第三章热力学第二定律.pptVIP

第三章 热力学第二定律 第三章 热力学第二定律 3.0问题的提出 3.0问题的提出 3.1 自发变化的共同特征 3.2 热力学第二定律（The Second LawofThermodynamics） 3.2 热力学第二定律（The Second Law of Thermodynamics） 3.2 热力学第二定律（The Second Law oThermodynamics） 3.3卡诺循环（Carnot cycle） 卡诺循环（Carnot cycle） 卡诺循环（Carnot cycle） 卡诺循环（Carnot cycle） 卡诺循环（Carnot cycle） 卡诺循环（Carnot cycle） 卡诺循环（Carnot cycle） 热机效率(efficiency of the engine ) 冷冻系数 卡诺定理 卡诺定理 卡诺定理 3.4 熵的概念 从卡诺循环得到的结论 任意可逆循环的热温商 任意可逆循环的热温商 任意可逆循环的热温商 任意可逆循环的热温商 任意可逆循环的热温商 熵的引出 熵的引出 熵的定义 3.5 Clausius 不等式与熵增加原理 Clausius 不等式 Clausius 不等式 Clausius 不等式 Clausius 不等式 Clausius 不等式 熵增加原理 Clausius 不等式的意义 Clausius 不等式的意义 3．6 熵变的计算 等温过程的熵变 等温过程的熵变 等温过程的熵变 等温过程的熵变 等温过程的熵变 等温过程的熵变 变温过程的熵变 变温过程的熵变 变温过程的熵变 变温过程的熵变 变温过程的熵变 变温过程的熵变 变温过程的熵变 化学过程的熵变 化学过程的熵变 环境的熵变 用热力学关系式求 T-S图及其应用 T-S图及其应用 T-S 图的优点： 关于熵和无用能的说明 关于熵和无用能的说明 关于熵和无用能的说明 3.7 热力学第二定律的本质和熵的统计意义 热力学第二定律的本质和熵的统计意义 热力学第二定律的本质和熵的统计意义 热力学第二定律的本质 热力学概率和数学概率 热力学概率和数学概率 热力学概率和数学概 Boltzmann公式 Boltzmann公式 Boltzmann公式 热力学温标 热力学第三定律 热力学第三定律 热力学第三定律 热力学第三定律 热力学第三定律 绝热去磁致冷 规定熵 用积分法求熵值（1） 用积分法求熵值（2） 用积分法求熵值（2） 熵流和熵产生 热力学第二定律表明，自然界的任何一个孤立体系总是朝 着从有序到无序的方向进行变化，而在一个孤立体系中， 从无序到有序的转化是不会自动发生的。在变化过程中， 孤立体系的熵在不断增加（能量不变），到体系达平衡时， 熵最大.。 然而，这个结论与我们所观察到的现实世界中的某些现 象是矛盾的，因为自然界的许多现象总是朝着更加有序的 方向演变，只要外界条件合适，可以保持非平衡态而不趋 向于平衡态。因此，趋向平衡，趋向无序并非自然界的普 遍规律。 熵流和熵产生 熵流和熵产生 熵产生原理 熵产生原理 熵产生原理 熵产生原理 顺便提及，生物体吃进负熵流的方法有，一是与外界交换能量（通过扩散、皮肤表层散热等），因体系放热Q0, ΔS0；二是吸收低熵高能的大分子（如蛋白质、淀粉等高度有序的大分子）和低能低熵的纯净水，排出CO2、水汽、汗、尿和其它排泄物等高熵小分子，这也是熵减的过程。如 地球负熵流的收支 地球上的生物圈靠热辐射将熵排给高层大气最 后排到太空。但单靠放热来排熵是不够的，因为这会 造成地球热收支的不平衡从而引起地球的变暖或变热。 因此，地球为将生态环境维持在低熵水平，必须从太 阳那里获得负熵。 若太阳表面的温度以6000K而地球上层大气温度以 253K计，地球接收阳光的总功率约为1017W ，由此 可 求得地球收入的总负熵流约为-4.47×1014 W/K 。 熵补偿原理 熵补偿原理 熵与信息 虽然信息有其特定的涵义，但它与熵却有着密 切的联系。一般说信息的缺乏就是情况不明，而 情况不明即意味着混乱度增加；反之，信息的获 得即意味着不确定度的减少。从这个意义上，信 息是熵的对立面，可用负熵来描述信息。 例如 1、问路 2、猜题 可用下列公式表示熵与信息的关系 S=-KlnP 3.8.1亥姆霍兹自由能 为什么要定义新函数 亥姆霍兹自由能 亥姆霍兹自由能 3.8.2吉布斯自由能 吉布斯自由能 吉布斯自由能 吉布斯自由能 3.9 变化的方向和平衡条件 熵判据 熵判据 亥姆霍兹自由能判据 吉布斯自由能判据 引出A、G的意义 结果与讨论 结果与讨论 3.10 ?G的计算示例 等温物理变化中的?G