第二定律克劳修斯熵.ppt

热力学第二定律 五 理想气体多方过程 n 多方指数 1 不同 n 代表的过程 等压 等容 等温 绝热 2 做功 3 摩尔热容 等压 等容 等温 绝热 六 循环过程 循环：系统经历周而复始的过程 正 循环：吸热Q1，放热Q2（只表数值） 系统对外做功 A=Q1 - Q2 0 V P 正循环 逆循环 热机效率 致冷系数 逆 循环：放热Q1，吸热Q2（只表数值） 系统对外做功 A= Q2 - Q1 0 注意：热机效率和致冷系数公式中，热量全部取其绝对值 例：空气狄赛尔循环，a b , c d为绝热，b c为等压， d a为等容。 求热机效率。 P V 0 b c d a 绝热 解： b c 吸热 d a 放热 a b , c d为绝热 b c为等压 七 卡诺循环 Q1 Q2 A 高温热库T1 低温热库T2 工质 P V T1 T2 绝热 理想气体，由两个绝热两个等温过程组成的循环 热机效率 致冷系数 实际用卡诺热机，提高其效率的有效途径？ 热力学第二定律 一 自然过程的方向 1 功热转换 m 通过摩擦使功变热的过程不可逆；热不能自动转化为功。 功热转换过程具有方向性。 2 热传导 热量由高温物体传向低温物体的过程不可逆； 热量不能自动地由低温物体传向高温物体。 3 气体的绝热自由膨胀 气体 真空 气体向真空中绝热自由膨胀的过程不可逆。 非平衡态到平衡态的过程 不可逆 一切与热现象有关的实际宏观过程都是不可逆的。 不可逆的 自动地 二 热力学第二定律宏观表述 自然宏观过程按一定方向进行的规律就是热力学第二定律 1 各种表述 克劳修斯表述：热量不能 自动地 由低温物体传向高温物体。 开尔文表述：其唯一效果是热全部变成功的过程是不可能的。 单热源热机不可能制成。 2 各种不可逆过程的等价性 若开尔文表述不成立，则克劳修斯表述不成立，反之亦然。 所有宏观过程的 不可逆性都是等价的。 A T0 T Q T T T0 T Q 反之 Q2 Q2 T1热库 T2热库 Q2 Q1 A T1热库 A Q1- Q2 T2热库 三 可逆过程和卡诺定律 1 可逆过程 系统改变无穷小，过程可以反向进行， 其结果是系统和外界能都回到初态 理想化的模型 做功 无摩擦的准静态过程 热传递 系统T1 T1+△T T1+2△T T2 等温热传导 可逆循环 无摩擦, 等温热传导准静态循环 2 卡诺定律： 在相同的高温热库和相同的低温热库之间工作的热机 1） 一切可逆热机，效率都相等，与工作物质无关； 2） 一切不可逆热机，其效率不大于可逆热机的 效率。 可逆过程 不可逆过程 注意：此处热量是代数量 四 克劳修斯熵公式 P V 任一可逆循环，用一系列 微小可逆卡诺循环代替。 △Qi1 △Qi2 Ti1 Ti2 分割无限小： 任意两点1和2 1 2 C1 C2 定义状态函数 S，熵 在可逆过程中， (热温比）与过程无关。 是可逆过程中的热量； 不可逆过程： 任意过程： 可逆过程 dS 是状态函数的增量 熵增加原理 孤立系统 热力学第二定律 孤立系统中，一切与热现象有关的实际宏观过程，该系统的熵总是增加的。 热力学第二定律