第 二章 热力学第二定律---b.pptx

TheSecondLawofThermodynamics;第二章热力学第二定律;第二章热力学第二定律;自发过程:;举例：①气流：高压→低压

②传热：高温→低温

③扩散：高浓度→低浓度

④反应：HCl+NaOH→NaCl+H2O;自发过程---举例;例(２)热量从高温物体传入低温物体;例(３)锌片与硫酸铜的置换反应;功;

;例如：;第二节热力学第二定律;;一、卡诺循环（Carnotcycle）;卡诺循环过程;1mol理想气体的卡诺循环在pV图上可以分为四步：;所作功如BC曲线下的面积所示。;环境对体系所作功如DC曲线下的面积所示；系统放热Q1给低温热源T1。;环境对体系所作的功如DA曲线下的面积所示。;整个循环：;根据绝热可逆过程方程式;热机从高温热源吸热Q2，一部分转变功W，另一部分Q1传给低温热源。;二、热机效率(efficiencyofheatengine);二、热机效率;二、热机效率(efficiencyofheatengine);;热泵;1.在同一高温热源和同一低温热源之间工作的任意热机，卡诺机的效率最大，否则将违反热力学第二定律。;第四节卡诺定理(Carnotlaw);反证法（ProofsbyContradiction）：;卡诺定理证明(1)：;卡诺定理证明(2)：;卡诺定理证明(2)：;卡诺定理结论：;冷冻系数;第五节;结论：卡诺循环中，过程的热温商之和等于零。;一、熵的引出;一、熵的引出;对于任意可逆循环，可以看成是由许多无限多个小的卡诺循环组成。如图所示。每个小的卡诺循环的热源为T1,T2;T3,T4;T5,T6…………,每个小的卡诺循环的热温商的加和为零，因此总的可逆循环的热温商加和必然为零。;一、熵的引出; 用一闭合曲线代表任意可逆循环。;说明任意可逆过程的热温商的值决定于始终状态，而与可逆途径无关。具有这种性质的量只能是与系统某一状态函数的变量相对应。;设始、终态A，B的熵分别为SA和SB，则：;三、不可逆过程的热温商;四、克劳修斯不等式;四、克劳修斯不等式;则：;对微小过程：;思考：在可逆过程中;对于绝热系统：;注意理解：自发过程为不可逆过程，但不可逆过程

并非一定为自发过程。这是因为在绝热系统中，系

统与环境无热交换，但不排斥以功的形式交换能量。;对于孤立体系， ，所以Clausius不等式为;方法：将??系统密切相关的环境包括在一起，

构成一个孤立系统。;（1）熵是系统的状态函数，是容量性质。;思考题：;;;熵是状态函数，其变化只与始终态有关，与过程无关。无论过程是否可逆，从状态A→B，有;1.一般过程系统熵变的计算:按定义计算;2.不可逆过程系统熵变的计算:;对理想气体:;根据理想气体状态方程:;;

;;;例1mol理想气体，300K下，100kPa膨胀至10kPa，计算过程的熵变，并判断过程的可逆性，（1）pe=10kPa，(2)pe=0。;结论:(1)、(2)两个过程都是不可逆过程，

且(2)的不可逆程度比（1）大。;例2-21molHe从300K、1000kPa反抗外压10kPa绝热膨胀至平衡，假设He气是理想气体。计算过程的熵变，并判断过程的可逆性;2、理想气体混合过程的熵变计算;例设在273K时，用一隔板将容器分割为两部分，一边装有0?2mol、100kPa的O2，另一边是0?8mol、100kPa的N2，抽去隔板后，两气体混合均匀，试求混合熵，并判断过程的可逆性。;例3：在273K时，将一个的盒子用隔板一分为二，;例3：在273K时，将一个的盒子用隔板一分为二，;熵是温度的函数，温度变化时系统熵也随之变化。;2.恒压变温：;例2-41molH2O(l)于100kPa，自298K升温至323K，已知CP=75.29J/(K.mol)，求下列过程系统和环境的熵变，并判断过程的可逆性。(1)热源温度为973K(2)热源温度为373K。;(2)系统始终态与(1)相同，ΔS体=6.065J/K;变温过程中熵的变化;变温过程的熵变;;;1.可逆相变ΔS的计算;例2-5101.325kPa、1mol冰在零度熔化成水，熔化热为6006.97J/mol，求熵变。;例1mol水在373K和101.325kPa向真空蒸发,变成373K和

101.325kPa的水蒸气,试计算此过程的ΔS、?S环境

和?S孤,并判断此过程是否自发.;Q4;ΔS4;解题思路:设