[理学]热-A.ppt

冬季房间热量流失率为1.05×108J.h-1，室温21℃，外界气温 - 5℃ ，此过程熵的增加率为多少？ 作业： 4、11 求理想气体准静态等温过程、等压过程和绝热过程的熵变(状态参量自行设置). 冬季房间热量流失率为1.05×108J.h-1，室温21℃，外界气温 - 5℃ ，此过程熵的增加率为多少？ 设计方案通过宏观测量得到微观量气体分子的自由度 §3 循环过程 卡诺循环 * 热功当量：做功和传热对于改变系统状态是等效的，增加系统内能可通过两种等效方式(吸热和外界对系统做功)实现：ΔU=Q或ΔU= - A. 永动机的失败表明功A的获得必须付出代价，要么给予系统热量Q，要么系统自身内能的减少等，能量只能在系统之间以不同形式相互传递、转化，但总量守恒. 即A=Q(通过吸热获得功)，或A= - ΔU (系统内能减少获得功). 此前能量及其守恒的概念只存在于宏观机械运动中,热不被认为是能量而是某种特殊物质,温度体现了物体含有热质的多少,传热传递的是热质.焦耳的研究则表明改变物体的热状态既可通过传热也可通过做功,二者等效,而功明确的是能量转换,由此确立了热量是能量传递的一种形式,为涵盖所有现象的能量守恒概念提供了基础. 考察两个给定始末状态间的任意过程,会发现:尽管热量Q和功A会随着过程(路径)的变化而改变,但Q-A却与过程无关,仅取决于始末态,对应某状态量,即内能增量. * 补充：焓H=U+pV dQ= dU+pdV= dU+d（pV）= d（U+pV）=dH Cp= dH /dT 能量按自由度均分是通过分子相互碰撞转移能量而实现的,但分子振动和振动能量是量子化的,常温下分子平均动能(ikT/2)远小于相邻振动能级差(如氢约差10倍), 故碰撞不能提供足够能量改变振动能态,即振动自由度被”冻结”,低温下分子平均动能远小于相邻转动能级差,故转动自由度被冻结. * 绝热膨胀过程中,压强不仅因体积增大而减小,还会因温度降低而减小. 多方过程：m=0等压，m=1等温，m=r 绝热，m=+无穷等体 时间的在微观上的可逆性和宏观上的方向性. * 卡诺热机——将Q1-Q2转化为了功，系统状态也复原了，但Q2从高温热源到了低温热源，外界发生了“其它变化”. * 由于实际热力学过程中不可避免地存在诸多耗散因素，而这些耗散因素都对应于功变热、热传导、扩散等等过程，由热力学第二定律，这过程均为不可逆的，故一切实际热力学过程都是不可逆的。另外非静态过程进行中会出现非平衡态，由非平衡态过渡到平衡态的过程会包含功变热、热传导、扩散等不可逆过程，因此只有无耗散的准静态过程才是可逆的。 * 工作在相同的高温热源和低温热源之间的一切可逆热机的效率都相等，与工质无关. 工作在相同的高温热源和低温热源之间的一切不可逆热机的效率总是小于可逆机的效率. * 克劳修斯熵变的定义式的积分必须沿可逆过程进行，并不意味着熵变这个概念对不可逆过程失去意义。熵的定义决定了熵是状态量，与过程无关，任意过程，不论可逆还是不可逆，都有熵变，只是沿连接始末态的可逆过程的积分等于这个熵变，而沿不可逆过程的积分不等于。好比：不论是否存在摩擦力，抬升重物都会使其势能增加，势能的增量等于过程中克服重力所做的功，而不一定等于总功，因为存在摩擦力作用时除要克服重力做功外还需克服摩擦力做功。 * * 从N 种可能性中作出判断所需的比特数为n=log2N=KlnN (K=1／ln2)．即:在对N 种可能性完全无知的情况下,假定每种可能性的概率P均为1／N，lnP=-lnN，则为作出完全的判断所缺的信息量为S=-KlnP, ——信息熵,意味着信息量的缺损. 一个膨胀的宇宙中是否存在着热平衡态呢?假定有两类物质: 辐射粒子, 辐射温度Tr与粒子温度Tm不同. 那么, 按照静态空间中经典热力学的结论,经过一段时间以后Tr与Tm必定相同. 然而在膨胀的空间中结论就不同了, 由于在膨胀过程中不同物质的温度降低的程度不同, 辐射温度降低较慢, 粒子温度降低较快, 就会造成TrTm而产生温差. 这与经典热力学的结论正好相反. 这个温差虽会由于辐射与粒子之间的碰撞而消失以至达到热平衡,但由于驰豫时间比宇宙膨胀所需的时间要长, 因而辐射和粒子之间就永远不可能达到热平衡. 此时系统的熵尽管不断增加, 但离平衡态却越来越远. 在不考虑引力的经典热力学中, 热容是正值. 而一个自引力体系则相反, 热容是负值. 在一个体系中, 若同时存在正热容系统和负热容系统, 则这个体系就具有极大的不稳定性, 稍有扰动平衡就会遭到破坏而产生温差, 原则上不存在稳定的热平衡, 而大多数天体系统乃至整个宇宙正是这种自引力系统, 尽管自引力系统中熵是增加的, 但由于没有热平衡, 因而熵的增