大物复习-----热力学第二定律概要.ppt

例2：准静态过程中理想气体熵变计算公式（例题19.4 理想气体由初态（T1,V1）经某一过程到末态（T2,V2），求熵变） 例题1：绝热自由膨胀熵变。 理想气体由初态V1绝热自由膨胀到末态V2。 可设计一个可逆的等温膨胀过程。 例题19.6 求温度分别为TA和TB的两个物体之间发生 的热传递后二者的总熵变。 解：两个物体接触后热量将由A传向B。由于热量很小，两物体温度基本未改变，因此计算A的熵变时，可设想它经历了一个可逆的等温过程放热 ， 同理可得， 二者整体构成一孤立系统，其总熵变为 例题 长白山瀑布的落差为68m，当流量为23m3/s，气温为12摄氏度时，此瀑布每秒中产生多少熵？ 解：水落下后机械能转变为内能使水温升高： 水的比热容为 温度变化甚小，此问题中的熵变可以认为是在恒温120C下由机械能转变成内能而产生的。因此1秒内产生的熵为： 热力学第二定律 1、两种典型表述 克劳修斯表述：不可能把热量从低温物体传到高温物体而不引起外界的变化。 开尔文表述：不可能从单一热源吸收热量，使之完全变为有用的功而不产生其它影响。 小 结 2、热力学第二定律的统计意义 孤立系统内发生的自发过程总是从包含微观态数少的宏观态向包含微观态数多的宏观态，即从热力学概率小的状态向热力学概率大的状态转变。 3、热力学第二定律的数学表达形式 —— 熵增加原理 玻尔兹曼熵 克劳修斯熵 熵增加原理 * 落叶永离，覆水难收，欲死灰之复燃，艰乎为力；愿破镜之重圆，冀也无端。人生易老，返老还童只是幻想；生米煮成熟饭，无力挽回。 从微观上看，宏观过程的不可逆与大量分子无序的热运动有关。可以用概率的观点加以解释。 第19章 热力学第二定律 主要讨论热力学过程自动进行的方向问题。 1. 功热转换： 热自动的全部转换为功 不可能 2. 热传导： 热量自动从低温物体传到高温物体 不可能 3. 气体的绝热自由膨胀： 气体绝热自由收缩 不可能 一 举例： 一切与热现象有关的实际宏观过程都是不可逆的。 19.1、自然过程的方向 不可逆过程： a、 从状态Ⅱ不能自动回复到状态Ⅰ 。 b、从状态Ⅱ能回复到Ⅰ状态，但周围发生变化。 2、只有无摩擦的准静态过程才是可逆的。 （理想过程） 1、一切与热现象有关的宏 观过程都是不可逆过程。 ?热传递 ?功热转换 ?理想气体的膨胀 注意 19.2、不可逆性的相互依存 各种自然的宏观过程都是不可逆的，而且它们的不可逆性又是相互依存的。 （下面可以证明） 一种实际宏观过程的不可逆性消失了， 其它实际宏观过程的不可逆性也消失了. 即： 功变热不可逆性消失 热由高温物体传向低温物体不可逆性消失 TT0 T Q A 热库T0 低温T0 高温T Q 导致“第二类永动机”可制成! 高温热库T1 T1 T2 Q2 低温热库T2 功变热不可逆性消失 热由高温物体传向低温物体不可逆性消失 Q1－Q2 A 高温热库T1 Q1 Q2 A A 热库T0 Q 功热转换方向性消失 气体可以自动压缩 各种自然过程的方向性具有共同的本质。 可选任一自然过程描述自然过程的方向性。 绝热壁 结论： 1、克劳修斯表述 ( 1850 ) ： 不可能把热量从低温物体传到高温物体而不引起外界的变化。 热量不可能自动地从低温物体传向高温物体。 如果能自动进行，则 热力学第二定律指出了热传导方向性： 高温 自动 低温 低温 非自动 高温 热力学第二定律并不意味着热量不能从低温物体传到高温物体，而是不能自动地从低温物体传到高温物体。 注意 19.3 热力学第二定律及其微观意义 一、宏观表述 2、开尔文表述 （1851）： 1）第二类永动机不可实现 。 不可能从单一热源吸收热量，使之完全变为有用的功而不产生其它影响。 违反热力学第二定律 违反热力学第一定律 3）热力学第一定律与热力学第二定律的比较： 4）热力学第二定律指出了热功转换的方向性： 功 自发 热 100 % 转换 热 非自发 功 不能 100% 转换 2 ) 功变热是不可逆的。 说明 3、开尔文表述和克劳修斯表述的等价性 二、热力学第二定律的微观意义 例1、功热转换： 不可逆性的微观本质：一切自然过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行。 分子速度方向有序 更无序 内能 机械能（电能） ? 例2、热传导： 速度大小的分布较有序 更无序 ? T2 T1 T T 例3、气体自由膨胀 2、热力学第二定律只适用于大量分子的体系。 位置的分布较有序 更无序 ? 自动压缩 概率 自动压缩 概率 1023 1、一切自然过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行。