[理学]03 第二定律-12学时2010材料.ppt

物理化学电子教案 第三章 热力学第二定律 前 言 热力学第一定律：解决化学反应中的热效应问题 例1： 反应 H2 （g） +O2（g） = H20求498K时问：需要查阅什么热力学数据？ 需要什么公式？计算方法？ 热力学第一定律只说明了当一种形式的能量转变为另一种形式的能量时，总能量是守恒的，但不能回答为什么许多并不违反热力学第一定律的变化，却未能自动发生。例如 （1） 低压 高压 （2） 低温 高温 （3） 化学反应 热力学第二定律任务：解决变化的方向性和限度问题 热力学第二定律引入了S，A,和G状态函数，作为特 定条件下预测变化方向和限度的判据。 第二定律是实践经验的总结，它的正确性不能用逻辑 证明，其结论与事实完全符合。 反应的方向问题！ 19世纪末，人们探索常温、常压下 石墨能否变成金刚石？ C（石墨）→ C（金刚石）？ 第三章 热力学第二定律 3.1 热力学第二定律 自发变化的共同特征 自发变化：能够自动发生的变化，即无需环境作功就能发生的变化。 非自发变化：自发变化的逆向变化，必须消耗环境的功才能发生的变化。 自发变化的共同特征 （1）水流：高水位 低水位。限度h1=h2 　　　　 （2）气流：高压 低压。 限度p1=p2 　　　 （3）电流：高电势 低电势。限度V1=V2 　　 自发变化的共同特征： （1）具有一定的方向和限度 （2）具有作功的能力。 状态（1） 状态（2） 变化的方向性： 过程的可逆性： 自发?非自发? 可逆？不可逆？ 变化是否自发取决于系统的始、终两态，而过程的可逆与否取决于对过程的具体安排，两者间并无必然的联系。 不论是自发或非自发变化，都可以可逆进行或不可逆进行。 　 例如,某一温度下的气体由始态( )膨胀至终态( )为自发变化。可以安排成可逆过程或不可逆过程完成这一变化。 热力学第二定律（The Second Law of Thermodynamics） 几点说明： (1)可以证明克氏说法和开氏说法是等效的。 (2)开氏说法又可表述为：“第二类永动机”是不 可能造成的。 (3)注意两种说法都是指在不产生其他变化的情 况下。例如，冰箱致冷和气体膨胀。 热力学第二定律 既然热力学第二定律反映了自发变化的方向性，或者说一切自发变化的方向性最终可归结为热功转化的问题，那么就可以根据“第二类永动机不能造成”这一原理来判别一个变化的方向性。即建立一切自发变化方向和限度共同的判据。 3.2 Carnot循环和Carnot定理 Carnot 循环 Carnot 循环 Carnot 循环 Carnot 循环 Carnot 循环 Carnot 循环 Carnot 循环 Carnot 循环 Carnot 循环 Carnot 循环 热机效率 热机效率 (efficiency of the engine ) Carnot定理及其推论 致冷机的效率 ●所有自发过程是不可逆过程.自发变化的共同特征： （1）具有一定的方向和限度 （2）具有作功的能力。 （3）具有“热功转换的不等价性” 问题: 热机可逆循环的热效应与温度之商的加和等于零, 能否说明热效应与温度之商的比值体现状态函数特征? 任何可逆循环是否都满足热效应与温度之商的加和等于零? 不可逆过程的热效应与温度之商的比值是否等于可逆过程热效应与温度之商的比值? 能否通过上述比值的不等价建立判断自发过程方向的判据? 3.3 熵的概念 熵的引出 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 熵的引出 熵的引出 熵的定义 熵变和熵 1.体系存在一状态函数—“熵” 2.热力学第二定律指示了熵的存在、熵的定义,但没有确定熵的绝