T-S图及其应用(精).pptVIP

T-S图及其应用 T-S图及其应用 T-S 图的优点： 3.7 熵变的计算 等温过程的熵变 等温过程的熵变 等温过程的熵变 等温过程的熵变 等温过程的熵变 等温过程的熵变 变温过程的熵变 变温过程的熵变 变温过程的熵变 化学过程的熵变 化学过程的熵变 环境的熵变 思考: (1) 将-10?C的雪1㎏投入盛有30?C，5㎏水的绝热容器中，若将雪和水作为体系，试计算?S。已知：冰的?fH = 334.4 J/g，热容：C(冰) = 2.09 J/K?g，C(水) = 4.18 J/K?g。 ? 解：计算终了温度： 5000×(30－T)×4.18 = 1000×10×2.091 +1000×334.4 +1000×4.18×T （5㎏水降温） （1㎏雪升温） （雪融化） （1㎏水升温） ? T = 10.83?C = 283.98K 1㎏雪?水： ?S1= 2.09ln(273.15/263.15) + (334.4/273.15) + 4.18ln(283.98/273.15) = 1.465 kJ/K 5㎏水降温： ?S2 = 4.18ln(283.98/303.15) = －1.365 kJ/K ?S(雪+水) = ?S1+ ?S2 = 1.465 －1.365 = 0.1 kJ/K = 100 J/K ? 0 自发过程 (2) p ?、100?C 的1mol水向真空蒸发变成100?C、 p ?的水汽。计算此过程的?S体、?S环和?S总，判断自发否？已知： p ? 、100?C下水的?vapH = 40.63 kJ/mol。 3.8 熵和能量退降 3.9 热力学第二定律的本质和熵的统计意义 热力学第二定律的本质和熵的统计意义 热力学第二定律的本质和熵的统计意义 热力学第二定律的本质 热力学概率和数学概率 热力学概率和数学概率 热力学概率和数学概率 Boltzmann公式 Boltzmann公式 作业 3，10 这与熵的变化方向相同。 另外，热力学概率 和熵 S 都是热力学能U，体积 V 和粒子数 N 的函数，两者之间必定有某种联系，用函数形式可表示为： 宏观状态实际上是大量微观状态的平均，自发变化的方向总是向热力学概率增大的方向进行。 Boltzmann认为这个函数应该有如下的对数形式： 这就是Boltzmann公式，式中 k 是Boltzmann常数。 Boltzmann公式把热力学宏观量 S 和微观量概率 联系在一起，使热力学与统计热力学发生了关系，奠定了统计热力学的基础。 因熵是容量性质，具有加和性，而复杂事件的热力学概率应是各个简单、互不相关事件概率的乘积，所以两者之间应是对数关系。 * 3.6 T-S图及其应用 T-S图 以T为纵坐标、S为横坐标所作的表示热力学过程的图称为T-S图，或称为温-熵图。 T-S图的用处： (1)体系从状态A到状态B,在T-S图上曲线AB下的面积就等于体系在该过程中的热效应，一目了然。 (2)容易计算热机循环时的效率 热机所作的功W为闭合曲线ABCDA所围的面积。 图中ABCDA表示任一可逆循环。ABC是吸热过程，所吸之热等于ABC曲线下的面积； CDA是放热过程，所放之热等于CDA曲线下的面积。 (1)既显示体系所作的功，又显示体系所吸取或释放的热量。p-V 图只能显示所作的功。 (2)既可用于等温过程，也可用于变温过程来计算体系可逆过程的热效应；而根据热容计算热效应不适用于等温过程。 等温过程的熵变 变温过程的熵变 化学过程的熵变 环境的熵变 用热力学关系式求熵变 (1)理想气体等温变化 (2)等温等压可逆相变（若是不可逆相变，应设计可逆过程） (3)理想气体（或理想溶液）的等温混合过程，并符合分体积定律，即 T始 = T终 = T环 =常数 例：1mol理想气体在等温下通过：(1)可逆膨胀，(2)真空膨胀，体积增加到10倍，分别求其熵变。 解：（1）可逆膨胀 （1）为可逆过程。 熵是状态函数，始终态相同，体系熵变也相同，所以： （2）真空膨胀 但环境没有熵变，则： （2）为不可逆过程 例：求下述过程熵变。已知H2O（l）的汽化热为 解: 如果是不可逆相变，可以设计可逆相变求 值。 例：在273 K时，将一个 的盒子用隔板一分为二，一边放 ，另一边放 。 解法1： 求抽去隔板后，两种气体混合过程的熵变？ 解法2： (1)物质的量一定的等容变温过程 (2)物质的量一定的等压变温过程 1. 先等温后等容 2. 先等温后等压 * 3. 先等压后等容 (3)物质的量一