热力学第二定律 (2).ppt

关于热力学第二定律(2)第1页，共38页，星期日，2025年，2月5日(1)热由高温物体传给低温物体。A相反的过程，热量自动由低温物体流到高温物体，使热者愈热，冷者愈冷，这种现象从未发生过。若T1T2，AB接触后，热量自动由A流向B。最后两者温度相等。ABT1T2（2）高压气体向低压气体的扩散。相反的现象：“低压球中气体向高压球扩散，使压力低的愈低，压力高的愈高”，从未发生过。第2页，共38页，星期日，2025年，2月5日当用虹吸管连通后，溶质会自动由浓度大的容器A扩散到浓度低的容器B，直到两者浓度相同为止。从来没有观测到相反的过程自动发生过。（4）锌与硫酸铜溶液的化学反应：（3）溶质自高浓度向低浓度的扩散：一切自发变化都有一定的变化方向，而且都不会自动逆向进行。“自发变化乃是热力学的不可逆过程。”——热力学第二定律的基础。第3页，共38页，星期日，2025年，2月5日要使自发过程的逆过程能够进行,必须让环境对系统作功。2.自发过程逆向进行必须消耗功例如：用冷冻机就可以将热由低温物体转移到高温物体；用压缩机就可将气体由低压容器抽出，压入高压容器；将浓度不同的溶液设计成浓差电池，用直流电就可将溶质由低浓度溶液转移到高浓度溶液。用铜与硫酸铜溶液作正极，锌与硫酸锌溶液为负极，通直流电就可实现Cu+Zn2+?Cu2++Zn的反应。第4页，共38页，星期日，2025年，2月5日3.自发过程的共同特征状态1状态2自发过程自发过程的逆过程任何自发变化的逆过程是不能自动进行的。自发变化都是不可逆性的——自发变化的共同特征一个自发变化发生之后，不可能使得体系和环境都恢复到原来的状态而不留下任何影响。第5页，共38页，星期日，2025年，2月5日4.热、功转换热功转换的方向性：功可以全部转化为热热转化为功却是有限制的——热机效率问题蒸汽热机工作原理：利用燃料煤燃烧产生的热，使水（工作介质）在高压锅炉内变为高温、高压水蒸气，然后进入绝热的气缸膨胀从而对外作功，而膨胀后的水蒸气进入冷凝器降温并凝结为水（向冷凝器散热过程），然后水又被泵入高压锅炉循环使用。第6页，共38页，星期日，2025年，2月5日蒸汽热机能量转化总结果：从高温热源吸收的热（Q1），一部分对外做了功（—W），另一部分（Q2）传给了低温热源（冷凝器）第7页，共38页，星期日，2025年，2月5日热机效率：指热机对外做的功与从高温热源吸收的热量之比若热机不向低温热源散热，即吸收的热全部用来对外作功，此时热机效率可达到100%，实践证明，这样的热机——第二类永动机是根本不能实现的。第二类永动机的不可能性说明热转化为功是有限度的一种从单一热源吸热而不断做功的机器——第二类永动机第8页，共38页，星期日，2025年，2月5日5.热力学第二定律人们在生活和生产中遇到许多只能自动单向进行的过程，其共同特征就是不可逆性，而一切不可逆性过程都可以与热功交换的不可逆相联系，据此总结出了热力学第二定律（SecondLawofThermodynamics）。ABT1T2（1）克劳修斯说法（Clausius,R)说法：“不可能把热从低温物体传到高温物体而不产生其它影响”第9页，共38页，星期日，2025年，2月5日即是说，若要使热从低温物体传到高温，环境要付出代价。例如，用冷冻机，即可将热从低温物体传到高温物体，但同时，环境必然要对系统做功，而这部分功最后又以热的形式还给环境。总的结果是环境作出了功，得到了热。克劳修斯说法，反映了热传导过程的不可逆性。ABT1T2不可逆第10页，共38页，星期日，2025年，2月5日（2）开尔文（Kelvin,L)说法：“不可能从单一热源吸取热量使之完全转变为功而不产生其它影响。”例如：有左方图示的气缸由单一热源吸热做功，其结果是气体体积膨胀。若要使气体恢复到原来状态，必然要压缩。这时环境要对系统做功，并得到系统放出的热。因此，不可能将单一热源的热转变为功，又无其它影响。热源温度T第11页，共38页，星期日，2025年，2月5日功热不可逆历史上人们曾经幻想制造出一种从单一热源吸热而不断做功的机器,即所谓“第二类永动机”(例:利用