浙师大物化课件02第二章热力学第二定律.pptxVIP

第二章热力学第二定律2.1自发变化的共同特征012.2热力学第二定律022.3Carnot循环与Carnot定理032.4熵的概念042.5Clausius不等式与熵增加原理052.6热力学基本方程与T-S图062.7熵变的计算072.8熵和能量退降08

第二章热力学第二定律2.9热力学第二定律的本质和熵的统计意义012.10Helmholtz和Gibbs自由能022.11变化的方向与平衡条件032.12的计算示例042.13几个热力学函数间的关系052.14热力学第三定律及规定熵062.15绝对零度不能到达的原理07

?热机Th高温存储器Tc低温存储器第二章热力学第二定律

第二章热力学第二定律热力学第一定律，指出了能量的守恒和转化以及在转化过程中各种能量之间的相互关系，但它却不能指出变化方向和变化进行的程度。如下反应：1.反应是否可以自发进行，进行的方向？2.化学反应进行的限度问题？

§2.1自发变化的共同特征自发变化：能够自动发生的变化。例如：A，气体的真空膨胀；B，热量从高温物体传到低温物体；C，浓度不等的溶液混合均匀；……自发变化的共同特征：方向性和不可逆性。☆：不可逆并不等于无法回复原状，只是不能自动进行；(理想气体自由膨胀后再压缩)☆：自发变化发生后，不可能使系统和环境都恢复到原状而不留下任何的影响。

§2.2热力学第二定律不可逆性的普遍原理：热力学第二定律Clausius说法：不可能把热从低温物体传到高温物体，而不引起其他变化Kelvin说法：不可能从单一热源取出热使之完全变为功，而不发生其他的变化热机Th高温存储器Tc低温存储器C说法K说法☆：C说法与K说法等价；☆：不要误以为热不能完全变为功，而是在无其他变化的条件下，热不能完全变成功；☆：K说法也表达为：第二类永动机的不可能；（不违背第一类永动机）☆：第二定律也是经验的总结；☆：热转化为功是有条件的，有限度的，而功转化为热是无条件的。(理想气体等温膨胀)

§2.2热力学第二定律热机Th高温存储器Tc低温存储器C说法K说法两种说法的等价性说明若C说法不对→结合热机构成循环→净结果违背K说法

§2.3Carnot循环与Carnot定理热机Th高温存储器Tc低温存储器1824年，法国工程师N.L.S.Carnot设计为研究热机效率问题

AB过程(1)，等温可逆膨胀，系统与Th接触，状态由A→BBC过程(2)，绝热可逆膨胀，系统离开Th，状态由B→CCD过程(3)，等温可逆压缩，系统与Tc接触，状态由C→DDA过程(4)，绝热可逆压缩，系统离开Tc，状态由D→A工作物质：nmol理想气体

系统对环境做功热机Th高温存储器Tc低温存储器§2.3Carnot循环与Carnot定理

Carnot正循环热机热机效率（转换系数）冷冻系数冷泵:关注Tc热泵:关注ThTh高温存储器Tc低温存储器Th高温存储器Tc低温存储器Carnot逆循环热机应用：空调可逆时成立

η=1是不可能的，能达到多少？Carnot：所有工作于同温热源与同温冷源之间的热机，其效率不可能超过可逆机高温热源低温热源高温热源低温热源(a)(b)§2.3Carnot循环与Carnot定理

高温热源低温热源高温热源低温热源(a)(b)

2.3Carnot循环与Carnot定理：热机效率与工作物质的本性无关，即可以引用理想气体Carnot循环的结论。推论：所有工作于同温热源与同温冷源之间的可逆机，其η相等。

§2.4熵的概念MXO’=O’YN任意可逆循环PVO=OWQ

任意可逆循环分为许多CarnotCycle任意可逆循环可以用一连串的CC来代替，其热温商可表示为：热温商即任意可逆循环，各温度的热温商总和等于零。

任意可逆循环过程ABA：：由A到B经由两个不同的可逆过程，它们各自的热温商总和相等；：A和B的选择是任意的；

2.5Clausius不等式与熵增加原理01单击此处添加小标题2.5.1Clausius不等式02单击此处添加小标题(第二定律的数学表达式)03单击此处添加小标题2.5.2熵增加原理

由Carnot定理，可知：2.5.1Clausius不等式

即系统经由状态A不可逆变化到状态B过程中热温商的累加和总是小于系统的熵变第二定律的普遍表达式对于微小过程（元过程）有：

2.5.2熵增加原理：在绝热条件下，趋向于平衡的过程使系统的熵增加。“熵增原理”：隔离系统的熵永不减少；：dSiso≥0，判断自发变化的方向；：△Siso=△Ssys+△Ssur≥0；

熵的特点熵是系统的状态函数，是容量性质。可以用Clausius不等式来判别过程的可逆性在绝热过程中，若过程是可逆