[小学教育]第二章 2热力学第二定律.ppt

2.1.1 实际过程都是热力学不可逆过程 【例】考虑1.0 mol理想气体，初态(A) VA=1.0 dm3 ，pA=3.0 ，终态(B) VB=3.0 dm3, pB = ， 途径Ⅰ (可逆过程) A→B: pe= p - dp 途径Ⅱ (恒外压二步) A→C (Vc=1.5 dm3): pe=2.0 C→B: pe=1.0 途径Ⅲ (恒外压一步) A→B: pe=1.0 途径Ⅳ (自由膨胀)　 A→B: pe=0 讨论系统与环境中能量的变化情况。 实际过程 ? 途径 W(A→B) / J 可逆返回初态后环境总共 付出的功 / J 吸收的热 / J Ⅰ -329.6 0 0 Ⅱ -250.0 79.6 79.6 Ⅲ -200.0 129.6 129.6 Ⅳ -0.0 329.6 329.6 自然界中所发生的一切实际过程所引起的功变热的痕迹是不可消除的，这就是不可逆过程(实际过程)的共同特征。 可逆过程与不可逆过程的区别 ① 可逆过程是系统经历一系列无限趋近于平衡态步骤组成过程。 ② 在可逆过程中，系统对环境作最大的功(绝对值)，而不可逆过程系统对环境作的功都小于可逆过程；可逆过程环境对系统作最小功，而不可逆过程环境对系统作的功大于可逆过程。 ③ 可逆过程发生后，可沿与正向完全相同的途径将其反向进行，且不留下功变热的痕迹，系统和环境可同时回到原来的初态。 2.1.2 热力学第二定律的典型表述 ① Kelvin（开尔文)表述： 由单一热源吸热使之全部转化为功，而不引起其它变化是不可能的。 “第二类永动机是不可能造成的。” ② Clausius（克劳修斯）表述： 不可能把热从低温物体传向高温物体而不引起其它的变化。 强调说明： 2. 克劳修斯的表述： “不可能把热从低温物体传到高温物体，而不引起其它变化。” 致冷机可使热量从低温物体传给高温物体, 但是在环境消耗了电能的条件下进行的 3. 热力学第二定律是实验现象的总结。它不能被任何方式加以证明，其正确性只能由实验事实来检验。 热力学第二定律的各种表述在本质上是等价的，由一种表述的正确性可推出另外一种表述的正确性。 热力学第二定律的现代表述是卡诺的专“Reflexions on Motive Work of Fire” 发表 25 年后由 Clausius 和 Kelvin给出的 2.1.3 Carnot 原理 Carnot 原理 工作于两个相同高、低温热源之间的所有热机: (1)可逆热机的效率(ηR) 相同 且与工作物质无关. (2)热机效率η，以可逆热机 的效率最大,即 ηR≥η ≤ ； + ≤0 任意可逆循环分为小Carnot循环 可逆循环过程的热温商总和 对于任一Carnot可逆循环I 应有下列关系： ( + )I = 0 。 对所有小的Carnot可逆循环求和，则有 =0 =0 2.1.4 状态函数—熵 若从A到B有两条可逆途径(1)和(2)。 = + = 0 = Clausius将这个状态函数定义为熵(entropy) ΔSA→B=S B-SA= 微分的形式： dS= 熵是广度