第四章--热力学第二定律.ppt

例：1摩尔气体绝热自由膨胀，由V1到V2，求熵的变化。设计一可逆过程来计算a）PVV1V2ab1230PVV1V2ab123b）0热力学第一定律给出了各种形式的能量在相互转化过程中必须遵循的规律，但并未限定过程进行的方向。观察与实验表明，自然界中一切与热现象有关的宏观过程都是不可逆的，或者说是有方向性的。例如，热量可以从高温物体自动地传给低温物体，但是却不能从低温传到高温。对这类问题的解释需要一个独立于热力学第一定律的新的自然规律，即热力学第二定律。第四章热力学第二定律1、可逆过程和不可逆过程系统若由状态1出发经过某一过程到达状态2，当系统再由状态2返回状态1时，原过程对外界产生的一切影响也同时消除，则由状态1到状态2的过程，就称为可逆过程，否则就是不可逆过程。210Vp(p1,V1,T)(p2,V2,T)*2.可逆过程与不可逆过程的描述(1)可逆过程(reversibleprocess)：其结果可以完全被消除的过程。(准静态、无摩擦的过程)(2)不可逆过程(irreversibleprocess)：其结果不能完全被消除的过程。为什么要研究可逆过程?∵平衡态给计算带来方便(温度差、压强差、摩擦、粘滞等过程)(3)判断可逆过程和不可逆过程方法*(4)可逆过程和不可逆过程的区别?可逆过程是可以直接逆向进行过程的简称；不可逆过程是不可以直接逆向进行过程的简称。?可逆过程是无方向性的过程；不可逆过程是有方向性的过程。?可逆过程和不可逆过程都可以逆向进行，其差别仅在于逆向进行后，能否使系统和外界完全复原。a.过程是否满足热力学平衡条件；b.是否存在耗散因素。可逆传热的条件是：系统和外界温差无限小，即等温热传导。在热现象中，这只有在准静态和无摩擦的条件下才有可能。无摩擦准静态过程是可逆的。可逆过程是一种理想的极限，只能接近，绝不能真正达到。因为，实际过程都是以有限的速度进行，且在其中包含摩擦，粘滞，电阻等耗散因素，必然是不可逆的。经验和事实表明，自然界中真实存在的过程都是按一定方向进行的，都是不可逆的。例如：无摩擦、无机械能损失的、无限缓慢的平衡过程才是可逆过程。理想气体绝热自由膨胀是不可逆的。在隔板被抽去的瞬间，气体聚集在左半部，这是一种非平衡态，此后气体将自动膨胀充满整个容器。最后达到平衡态。其反过程由平衡态回到非平衡态的过程不可能自动发生。气体的自由膨胀是不可逆的.......................................................................................................气体的绝热自由膨胀热传导过程是不可逆的。热量总是自动地由高温物体传向低温物体，从而使两物体温度相同，达到热平衡。从未发现其反过程，使两物体温差增大。人的生命过程是不可逆的。自然界自发进行的过程都是不可逆的。热传导功热转换通过摩擦而使功变热的过程是不可逆的，或，热不能自动转化为功；或，唯一效果是热全部变成功的过程是不可能的。功热转换过程具有方向性。*功热量能完全转变为(摩擦生热,A?Q)不能完全转变为(内燃机，Q?A)高温物体低温物体热量能自动地传给热量不能自动地传给气体体积A气体体积B(AB)能自动地扩散为不能自动收缩为气体A和B混合气体AB能自动混合为不能自动分开为自发过程结论：自然界中发生的一切实际过程(指宏观过程，下同)都有一定方向和限度。不可能自发按原过程逆向进行，即自然界中一切实际发生的过程都是不可逆的。自发过程的性质“一去不复返”，其后果是体系复原后W与Q不能100%互相转换例一：理想气体自由膨胀原过程：Q=0，W=0，?U=0体系从T1，p1，V1?T2，p2，V2复原过程：复原体系可逆压缩外界对系统做功保持?U=0，Q=-WR 即复原后,有功转化为热,在宇宙中留下了痕迹,即后果不能消除。气体