3-1、3自发.ppt

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1、热力学第二定律第三章热力学第二定律一、自发过程1、传热：热能高温低温2、扩散：气体高压低压物质浓稀3、热功转换：机械能热能4、化学反应：C（s）+O2(g)CO2(g)在无外力作用下能自动发生的过程叫自发过程。自发过程的逆向过程都不可能自动发生。§3-1自发过程的共同特征>0<01854年丹麦科学家汤姆生提出的“能量最低原理”是错误的。1、不能解释一些吸热过程亦能自动发生：CaO(s)+CO2(g)CaCO3(s)H2O（l）H2O（g）2、对照第一定律，能量最低原理不合逻辑U（总）=U（系统）+U（环境）=0是能量的无序化决定了自发过程的方向.二、能量的增减不能决定自发过程的方向§3-

2、1自发过程的共同特征一、自发过程能量最低原理有误三、自发过程的共同本质集中分散有序混乱能量机械能热能高温热能低温热能有序能无序能品位高的能档次低的能熵小熵大能量的蜕变、降格、退化传热：热能高温低温扩散：气体高压低压物质浓稀C（s）+O2(g)CO2(g)化学反应：H<0§3-1自发过程的共同特征本质是能量的蜕变一、熵的物理意义：熵是描绘能量混乱与分散程度的物理量。能量越混乱、越分散，其熵越大。熵是描述能量的第二指标——能量的品位（熵S）第一指标——能量的多少（内能U）二、熵是个状态函数：在隔离系统中发生的任一变化，熵由小增大至一个极大值与其热力学平衡态相对应。能量的混乱程度是系统的一种性质，

3、描写这一性质的物理量熵是个状态函数。系统的状态函数熵是量度系统无序度的函数.§3-2熵及熵增原理热力学第二定律<0>0S（总）=S（系统）+S（环境）≥0三、熵增原理：1、一切自发过程都是熵增过程。在隔离系统中不可能熵减。2、熵减过程不可能自动发生。在外力作用下系统可以熵减，但外界必有更多的熵增作弥补，其净结果总熵必定增加。（总）U（总）=U（系统）+U（环境）=0自然界的局部出现熵减，必定是另一部分的熵增把它带动的。S（隔离）≥0U（隔离）=01、热能高温低温3、热功转换：机械能热能2、气体高压低压空调机压缩机热机在隔离系统内的一切变化均朝系统无序度增大的方向进行S（总）≥

4、03、经验表明总熵增越大，自发趋势越大；总熵增越小，自发趋势越小；总熵增为零，过程可逆；总熵增小于零，不可能发生。4、不可逆过程都是总熵增过程。不可逆过程产生熵。Q1>0Q2<0W<0高温热源(T1)低温热源(T2)20-15-5S<0S0热力学第二定律的特点：单向的、发展的、变化的不守恒、不可逆、不回头第三章热力学第二定律三、（总）熵增原理：不可逆过程产生熵。第二定律的经典说法四、热力学第二定律的经典说法开尔文说法:不可能从单一热源吸热作功而无其他变化。克劳修斯说法:热不可能自动从低温流向高温。第二类永动机是不可能制成的。全球海水(1018吨)温度降低0.1度的能量可供人类用一千多年。“

5、宇宙的能量恒定不变。宇宙的熵趋于一个极大值。”克劳修斯1865《关于热的动力理论的第二原理》热死了！？“热寂论”能源危机不是能量减少了，而是········Clausius[德]1822-1888Kelvin[英]1824-1907宇宙年龄:140亿年=1018秒地球年龄:46亿年=1017秒一、熵变的计算式系统功库热库环境QW△S（热库）∝Q（热库）△S（热库）∝1/T（热库）1、热库的熵变：热库吸热越多，熵增越大。同量的热，温度越低产熵越多。△S（热库）=T（热库）Q（热库）热库的熵变与其温度成反比。T0>T4>T3>T2T1△S1△S’<△S2△S’’’△S’’<△S3……T=0K△S∞

6、＝∞<△S4=△S1+△S’§3-3第二定律数学式0=2、总熵变:dS(总)=dS(系统)+dS(热库)+dS(功库）dS(总)=dS(系统)+T（热库）δQ（热库）可逆时=0r3、系统的熵变：drdS(系统)=T（热库）Q（热库）δ=δQ(系统)T(系统)rTQrδ△S=∫dS=TQrδδ式中Qr为可逆热,T为可逆换热Qr时系统的温度.系统功库热库环境QWreversibleQ（热库）=-Q(系统)1923年5月25日Plank来我国讲学，胡刚复教授首造“熵”字。entropy1865年Clausirs熵变的计算式任意不可逆过程的熵变大于其热温商之和.克劳修斯不等式不可逆时式中T应为环境的温

7、度.不可逆时：dS(总)=dS(系统)+dS(热库)>0dS(系统)>dS(热库)irT（热库）Q（热库）d=dS>irT环Qd=irT环QdΔS>irT环Qd∑dTQr△S=∫d任意不可逆过程任意可逆过程第二定律数学式二、克劳修斯不等式irreversibleQ（热库）=-Q(系统)克劳修斯不等式只有可逆途径的热温商之和才与熵变量相等.三、第二定律数学式d>不可逆(ir)=可逆(r)<不可能d终