2 热力学第二定律2.ppt

《2 热力学第二定律2.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、不可能把热从低温物体传到高温物体，而不引起其它变化物理化学电子教案—第二章2021/7/17第二章热力学第二定律2.1自发变化的共同特征2.2热力学第二定律2.3卡诺循环与卡诺定理2.4熵的概念2.5克劳修斯不等式与熵增加原理2.6熵变的计算2.7热力学第二定律的本质和熵的统计意义2.8亥姆霍兹自由能和吉布斯自由能2021/7/17第二章热力学第二定律2.9变化的方向和平衡条件2.10G的计算示例2.11热力学第三定律与规定熵2021/7/17热力学第一定律的局限性2021/7/172.1自发变化的共同特征自发变化某种变化有自动发生的趋势，一旦发

2、生就无需借助外力，可以自动进行，这种变化称为自发变化。自发变化的共同特征—不可逆性任何自发变化的逆过程是不能自动进行的。例如：(1)焦耳热功当量中功自动转变成热；(2)气体向真空膨胀；(3)热量从高温物体传入低温物体；(4)浓度不等的溶液混合均匀；(5)锌片与硫酸铜的置换反应等，它们的逆过程都不能自动进行。当借助外力，体系恢复原状后，会给环境留下不可磨灭的影响。2021/7/172.2热力学第二定律（TheSecondLawofThermodynamics）克劳修斯（Clausius）的说法：“不可能把热从低温物体传到高温物体，而不引起其它变化。”

3、开尔文（Kelvin）的说法：“不可能从单一热源取出热使之完全变为功，而不发生其它的变化。”后来被奥斯特瓦德(Ostward)表述为：“第二类永动机是不可能造成的”。第二类永动机：从单一热源吸热使之完全变为功而不留下任何影响。2021/7/172．3卡诺循环与卡诺定理卡诺循环热机效率卡诺定理2021/7/17卡诺循环（Carnotcycle）1824年，法国工程师N.L.S.Carnot(1796~1832)设计了一个循环，以理想气体为工作物质，从高温热源吸收的热量，一部分通过理想热机用来对外做功W，另一部分的热量放给低温热源。这种循环称为卡诺循环

4、。N.L.S.Carnot高温热源低温热源Q1>0Q2<0W<0图1-7热转化为功的限度(T1)(T2)2021/7/17热机效率(efficiencyoftheengine)任何热机从高温热源吸热,一部分转化为功W,另一部分传给低温热源.将热机所作的功与所吸的热之比值称为热机效率,或称为热机转换系数，用表示。恒小于1。2021/7/17卡诺循环（Carnotcycle）1mol理想气体的卡诺循环在pV图上可以分为四步：过程1：等温可逆膨胀由到所作功如AB曲线下的面积所示。2021/7/17卡诺循环（Carnotcycle）2021/7/17卡诺循

5、环（Carnotcycle）过程2：绝热可逆膨胀由到所作功如BC曲线下的面积所示。2021/7/17卡诺循环（Carnotcycle）2021/7/17卡诺循环（Carnotcycle）过程3：等温(TC)可逆压缩由到环境对体系所作功如DC曲线下的面积所示2021/7/17卡诺循环（Carnotcycle）2021/7/17卡诺循环（Carnotcycle）过程4：绝热可逆压缩由到环境对体系所作的功如DA曲线下的面积所示。2021/7/17卡诺循环（Carnotcycle）2021/7/17卡诺循环（Carnotcycle）整个循环：是体系所吸的热

6、，为正值，是体系放出的热，为负值。即ABCD曲线所围面积为热机所作的功。2021/7/17卡诺循环（Carnotcycle）2021/7/17热机效率(efficiencyoftheengine)任何热机从高温热源吸热,一部分转化为功W,另一部分传给低温热源.将热机所作的功与所吸的热之比值称为热机效率,或称为热机转换系数，用表示。恒小于1。或2021/7/17卡诺定理卡诺定理：所有工作于同温热源和同温冷源之间的热机，其效率都不能超过可逆热机，即可逆热机的效率最大。卡诺定理的意义：（1）引入了一个不等号，原则上解决了化学反应的方向问题；（2）解决了热

7、机效率的极限值问题。2021/7/172.4熵的概念从卡诺循环得到的结论任意可逆循环的热温商熵的引出熵的定义2021/7/17从卡诺循环得到的结论或：即卡诺循环中，热效应与温度商值的加和等于零。2021/7/17从卡诺循环得到的结论即卡诺循环中，热温值的加和等于零。不可逆循环的热温商之和小于零。由此构成了过程的可逆性与过程热温商之间的关系2021/7/17任意可逆循环的热温商证明如下：任意可逆循环热温商的加和等于零,即：同理，对MN过程作相同处理，使XY折线所经过程作的功与MN过程相同。VWYX就构成了一个卡诺循环，其热温熵之和为零。或(2)通过P

8、，Q点分别作RS和TU两条可逆绝热膨胀线，(1)在如图所示的任意可逆循环的曲线上取很靠近的PQ过程；(3)在P，Q之间通过