复旦大学大学物理 2-5 第5章 热力学第二定律和第三定律.pdf

第三章 热力学第二定律和第三定律 §5.1 热力学过程的不可逆性 一. 概念 1. 可逆过程 设在某一过程P 中，系统从状态A变化到状态B 。如果能使 系统进行逆向变化，从状态B 回复到初状态A ，而且在回复 到初态A时，周围的一切也都各自恢复原状，过程P就称为 可逆过程。 2.不可逆过程 如果系统不能回复到原状态A ，或者虽能回复到初态A ，但 系统周围不能恢复原状，那么过程P称为不可逆过程。 热量从高温自动传向低温物体的过程是不可逆的. 自由膨胀的过程是不可逆的。 一切自发过程都是单方向进行的不可逆过程。 墨水在水中的扩散 过程不可逆的因素 不平衡和摩擦等耗散因素的存在，是导致过程不可逆的原因。 如气体的自由扩散是由密度或压强不平衡引起的，热传导是由 温度不平衡引起的，功转换为热是由于做功过程中存在摩擦阻力 等耗散因素 三、理想的可逆过程 无摩擦的准静态过程是可逆过程（是理想过程） 气体膨胀和压缩 无摩擦的准静态过程 外界压强总比系统大一 u 无限小量——缓缓压缩； 外界压强总比系统小一 无限小量——缓缓膨胀。 热传递 温差无限小的热传导 系统 (称等温热传导) 是有 传热的可逆过程的必 要条件。 T1 T +dT T +2dT T +3dT T 1 1 1 2 例如准静态等温膨胀过程是可逆过程 p i p 1 T f p 2 V o V V 1 2 系统回复原状，周围一切也恢复原状，是可逆过程。 如何判断可逆过程？ 能否找到一种方式使系统和外界还原 气体准静态膨胀时 作功A ，吸热Q，内能变化 E 源 热 反过程：外力推动活塞使气体沿原 过程的每一中间状态返回。 无摩擦 外力作功 A ´= - A 系统复原 E E 系统和外界复原 Q Q 3. 摩擦和耗散 •活塞运动时，活塞与缸壁的摩擦,气体与缸壁的摩擦，这 都需要消耗一定的功，这部分功通过摩擦全部转化为热， 因此由于摩擦，使热力学过程成为不可逆过程。 通过摩擦而使功变热的过程是