材料热力学 课件 7-第三章 热力学第二定律-3.pptx

任课教师：王锦程Office：友谊校区创新大厦B-1318Telmail：jchwang@nwpu.edu.cn

上节回顾熵变的计算????等温变压??等压变温等容变温PVT同时变化设计途径简单物理过程等温等压相变理想气体混合过程可逆相变?不可逆相变设计途径等温等压混合非等温等压混合单独计算每种气体设计途径(理想气体)?(凝聚态)(可逆过程)2/28

(1)可逆相变????H：可逆相变热?需寻求可逆途径进行计算(2)不可逆相变不可逆相变B(?,T1,p1)B(?,Teq,peq)B(?,T2,p2)B(?,Teq,peq)?可逆相变??S1?S3?相变过程的熵变3/32

?相变过程的熵变解：方法1??S=?等T,p,IR???等T,p,RⅠ等p,R等p,RⅡⅢ?4/32

方法2相变过程的熵变?????Ⅰ???ⅡⅢ?(液体的S对p不敏感)(p对?H的影响不大)??5/32

?(Kirchhoff’sLaw)?∴思考：∵?S0，∴该过程为自发过程。此推理正确吗？相变过程的熵变???6/32

混合过程的熵变混合过程很多，但均不可逆不同理想气体的混合过程??????7/32

8/28对等温等容理想气体混合物?在一定温度和体积下，理想气体混合物中，任意组分气体的分压等于同温下该气体在容器中单独存在时的压力。??…????分压定律（Dalton’sLaw）理想气体混合定律

对等温等压理想气体混合物在一定温度和压力下，理想气体混合物的总体积V等于各纯组分B在相同温度和总压力p下所占有的分体积之和。?分体积定律（Amagat’sLaw）??…????9/36理想气体混合定律

等温等压下不同理想气体的混合熵非等温等压下不同理想气体的混合熵可分别计算各自的熵变，然后加和。混合过程的熵变???…抽去隔板等T，p?????则条件：等温等压下不同理想气体的混合过程???10/32

例4：在273K时，将一个22.4dm3的盒子用隔板一分为二，求抽去隔板后，两种气体混合过程的熵变？混合过程的熵变??解法1???解法2??11/32

同种气体等温等压混合不同气体等温等压混合??同种气体等温等容混合不同气体等温等容混合??12/28混合过程的熵变

任何可逆变化时环境的熵变?系统的热效应可能是不可逆的，但由于环境很大，对环境可看作是可逆热效应?环境熵变13/32

环境熵变?证明：????(例3已求)???该过程不可能发生14/32

3.1过程的方向与限度3.2热力学第二定律的文字表达3.3Carnot循环及Carnot定理3.4熵与克劳修斯不等式3.5熵变的计算3.6熵的统计意义3.7热力学第三定律第三章热力学第二、三定律15/28

熵的物理意义16/28

热-功转换规则运动转化为不规则运动气体混合混乱度增加热传导分子分布花样数增加不可逆过程的本质一切不可逆过程都是向混乱度增加的方向进行17/28

熵是系统混乱度的一种量度Clausius用熵来表示任何一种能量在空间中分布的均匀程度（混乱度），是物质微观热运动时混乱程度的标志。熵是混乱和无序的度量，混乱无序的程度越大，熵值越大。混乱度18/28

熵和热力学概率的关系气体分子位置的分布规律左半边abc0abbcaccababcbcacab0abc3个分子的分配方式宏观状态数微观状态数气体自由膨胀右半边(3,0)或(0,3)分布包含的微观状态数各为1，出现的概率都为1/8(2,1)或(1,2)分布包含的微观状态数各为3，出现的概率都为3/8相对混乱的宏观分布包含的微观状态数多，出现概率大统计物理基本假设：对于孤立系统，每种微观状态出现的概率相同宏观上能够加以区分的分布方式数目微观上能够加以区分的分布方式数目19/28

气体分子位置的分布规律左半边4个分子的分配方式右半边(4,0)或(0,4)分布包含的微观态数各为1，出现的概率都为1/16(2,2)分布包含微观态数为6，出现的概率为6/16※混乱度最大的宏观分布（均匀分布）包含的微观状态数最多，出现概率最大熵和热力学概率的关系气体自由膨胀20/28

孤立系统中发生的一切实际过程都是从微观状态数少、混乱度较小的宏观状态向微观状态数多、混乱度大的宏观状态进行。???宏观量微观量热力学统计热力学熵是容量性质，具有加和性，而复杂事件的热力学概率是各个简单、互不相关事件概率的乘积，所以两者之间应是对数关系。?热力学第二定律的统计意义21/28

麦克斯韦妖低压人造金刚石美国资深教授C.Truesdell(1919--2000)说过:“每一位物理学家都确切地知道什么是第一和第二定律,但是根据我