第七章-热力学基础.ppt

*设系统初态及末态的熵分别为S1、S2，系统沿可逆过程由状态1变化到状态2时，熵的改变量为：对于微小可逆过程：熵的单位为:该式表明：系统由状态1变化到状态2时，熵的改变量就等于连接这两个平衡态的任意可逆过程的热温比的积分。焦耳/开*根据热力学第一定律:这是一热力学基本关系式。*对于初、末状态相同的不可逆与可逆两个过程，由于不可逆过程有能量耗散，所以其有用功W不可逆小于W可逆,由热力学第一定律可得:对于可逆过程有:二、熵的计算对于不可逆过程则有:一般情况下，系统的熵变为:称热力学第二定律的数学形式.*为了正确理解和计算熵和熵变，必须注意以下几点：1.熵是系统状态的单值函数。2.热力学第二定律的数学形式不可理解为不可逆过程的熵变大于可逆过程的熵变，正确的理解是对可逆过程,该式右边的积分值等于两状态的熵变；对于不可逆过程,该式右边的积分值小于两状态的熵变。3.可逆过程的熵变可用右式计算:4.不可逆过程的熵变不能直接应用上式计算。由于熵是一个态函数，熵变和过程无关，可以在该不可逆过程的初、末状态之间设计一个可逆过程，对此可逆过程应用上式进行熵变的计算。*例6求m′质量理想气体（设摩尔质量为M）的几个等值过程的熵变。*可逆绝热过程熵变为零，又称等熵过程，绝热线又称等熵线。例71mol理想气体，等压膨胀至原来体积的两倍，再等容放热至原来的温度，求此过程的熵变。解：(1)由等压过程及等容过程的熵变公式求。(2)由等温过程的熵变公式求。*补充：相变:指物质的不同相之间相互转变。此时温度不变,可以设计一可逆等温过程计算其熵变。同相温变:指物质的相不变，温度变化。此时可以设计一系列可逆等温微过程计算其熵变。*例8将1kg0℃的冰融化成0℃的水，求其熵变(设冰的熔解热为3.35×105J·Kg-1)。解：设计一可逆等温过程求熵变：*例91摩尔理想气体绝热自由膨胀，由V1到V2，求熵的变化。(P217例4)解：设计一可逆过程来计算a）1-2等温过程PVV1V2a12*c)1-4绝热过程,4-2等压过程b）1-3等压过程,3-2等容过程b34cPVV1V2a12*对于一个绝热系统或孤立系统，dQ=0，则有：熵增加原理：在孤立系统中发生的任何过程，系统的熵永不减少。对可逆过程,系统的熵不变；对不可逆过程，系统的熵增加。三、熵增加原理或者说:在孤立系统中发生的自然过程，总是沿着熵增加的方向进行。*熵增加原理指出了自然界中一切自发过程进行的方向和限度，其限度是熵函数达到极大值。所以它是热力学第二定律的另一种表达方式。在理解熵的概念及熵增加原理时要注意以下几点：2.熵增加原理只适用于孤立系统。3.对于非绝热或非孤立系统，熵有可能增加，也有可能减少。1.熵是态函数。熵变和过程无关，它只决定于系统的初、末状态。*例10将0.30kg90℃的水与0.70kg20℃的水混合达到热平衡，求:(1)热水的熵变;(2)冷水的熵变;(3)若把两部分水视为一孤立系统，系统的熵变。(已知水的比热为4.18×103J·Kg-1·K-1)。(P214例1)解:由能量守恒求平衡时的温度：孤立系统中的不可逆过程熵变大于零。*例11将1kg20℃的水与100℃的热源相接触,使水温达到100℃，求:(1)水的熵变;(2)热源的熵变;(3)若把水和热源作为一孤立系统，系统的熵变。这个过程是可逆还是不可逆的？(已知水的比热为4.18×103J·Kg-1·K-1)。(P216例3)解:在初态、末态之间设计一可逆过程把水和热源作为一孤立系统，系统的熵变大于零,所以该过程为不可逆过程。*例12求1mol理想气体由(P1,T1)→(P2,T2)过程的熵变。(P217例5)解:(1)在1、2状态之间设计一可逆过程，对该可逆过程有：*(2)在1、2状态之间设计一个由等压和等容过程组成的可逆过程，对该可逆过程有：*本章小结一、热力学第一定律1.热力学第一定律:系统内能增加,?E0；系统内能减少，?E0.系统吸收热量,Q0;系统放出热量,Q0；系统对外界作功,W0；外界对系统作功,W0；*