第3章 热力学第二定律 武汉工程大学物理化学课件（天津大学王正烈第四版）.ppt

第三章 热力学第二定律Chapter3: The Second Low of Thermodynamics 第二定律解决的问题： 主要内容 §3.1 热机与卡诺循环（ steam engine and Carnot’Cycle) 2.Carnot’s Cycle 卡诺热机效率 卡诺热机效率( 续) §3.2 热力学第二定律（The Second Low of Thermodynamics） 2.可逆过程的重要作用 3.热力学第二定律的经典表述 热力学第二定律的 Clausius 表述 (1850, 1851)： 热不能自动从低温流向高温。 §3.2 熵与熵增原理 前述第二定律的经典表述仅适用于一些简单过程，对于相变化和化学变化等复杂过程，需要有一个用物理量表示的通用判别式，来判断变化过程的方向与限度，亦即将第二定律的经典表述转换成为一种数学表达式。本节将给出： 1.Carnot’s Low Carnot 定律：在 T1 和 T2 热源间工作的所有热机中，可逆热机的效率最大，即： 卡诺定律的推论 2.卡诺定律的证明（＊） 卡诺定律的证明（续前） 3.熵 因任一小卡诺循环的热温商之和为零,所以: 3.熵 熵的定义 4.第二定律数学表达式－－克劳修斯不等式和熵增原理 (2).任意不可逆过程的热温 (3).克劳修斯不等式 (4).熵增原理---克劳修斯不等式对隔离系统的应用 小结 §3.4 单纯pVT变化熵变化的计算 2. 恒容及恒压过程（教材中2和3） 3.理想气体pVT变化熵变化的计算 理想气体熵变化计算的讨论 例1 例2 在273.2K和1.0MPa压力下，10dm3理想气体，用下列几种不同方式膨胀到最后压力1.0×105Pa ，(1)绝热可逆膨胀，(2)在外压恒定为1.0×105Pa下绝热膨胀。试计算上述各过ΔS。已知CV,m=12.47J·K1·mol-1 例3 §3.5 相变过程熵变化的计算 ΔS的计算及利用其判断过程的方向及限度 §3.6 热力学第三定律 和化学变化过程熵变化的计算 1.Nernst-Simon（1906）热定律 2.热力学第三定律 3. 规定熵和标准熵 4.标准摩尔反应熵的计算 5.任意温度下标准摩尔反应熵的计算　　　　－－－－状态函数法 6.熵的物理意义： §3.7　Helmholtz 及 Gibbs 函数 1.　Helmholtz　函数Ａ 及其判据 2. Gibbs函数G及其判据 3.?A 及 ?G 的物理意义： 4.过程判据归纳 5.?Ａ和 ?Ｇ的计算 ?Ａ和 ?Ｇ的计算（续） ?Ａ和 ?Ｇ的计算（续） 应用举例 例1－－pVT变化(第二章例题续） 　　10mol理想气体，由始态300K、1000kPa依次经历下列过程：A.恒容加热到600K;B.再恒压冷却到500K；C.最后可逆绝热膨胀至400K。求整个过程的W、Q、 ? U 、? H 、 ?S 、 ? A和?G 。已知γ＝Cp，m/ Cv，m＝1.4，Sm,1=10J.K-1.mol-1． 例1解 由γ ＝Cp，m/ Cv，m＝1.4 Cp，m－Cv，m＝R可得： 例1解 例1解 例1解 例2－－相变化 例2解 例2解 例2解 例2解 例3－－化学变化 Gibbs, J(osiah) Willard Hermann Von Helmholtz §3.8热力学基本方程 1.热力学基本方程 2.由基本方程计算纯物质pVT、变化的?A和?G §3.9第二定律应用举例-Clapeyron 方程 第二定律应用举例-Clapeyron 方程(续前） 第二定律应用举例-Clapeyron 方程(续前） 第二定律应用举例-Clapeyron 方程(续前） 第二定律应用举例-Clapeyron 方程(续前） 例 §3.10　Gibbs-Helmholts方程和 Maxwell 关系式 1.Gibbs-Helmholts方程 　1.Gibbs-Helmholts方程 2. Maxwell 关系式 3.推导与证明举例 课堂讨论题 （1）热力学在解决“判断过程方向和限度”问题时，为什么需要三个判据，举例说明如何应用？（8分钟，04制药1） （2）本章的核心问题是什么？热力学解决问题的主要方法是什么（举例说明）？（8分钟，04制药2） （3）热力学基本方程和麦克斯韦关系式有何用途（举例说明）？（5分钟，04制药3） End 热力学基本方程及 Maxwell 关系式（续前） 热力学基本方程及 Maxwell 关系式（续前） 热力学基本方程及 Maxwell 关系式（续前） The Fundamental and Maxwell Relationships of Thermod