华东理工大学《物理化学》课件2.3 卡诺定理,克劳修斯不等式,熵增原理.ppt

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1、1.卡诺循环返回章首2.3卡诺循环与卡诺定理A→B：恒温可逆膨胀B→C：绝热可逆膨胀C→D：恒温可逆压缩D→A：绝热可逆压缩卡诺热机的工作过程卡诺循环卡诺返回章首热机效率恒为正值的普遍化函数卡诺循环的热温商之和等于零；整个卡诺循环无不可逆性。f也是一个普遍化函数，与卡诺循环所用的工作介质无关。2.卡诺定理所有工作于两个温度一定的热源之间的热机，以可逆热机的热机效率为最大。不可能返回章首卡诺定理的推论所有工作于两个温度一定的热源之间的热机，以可逆热机的热机效率为最大。◆在两个一定温度的热源间运转的卡诺循环，其热机效率都具有最大值。◆仅决定于两个热源的温度。返回章首3.热力学

2、温标第十届国际计量大会决定水的三相点的热力学温度为273.16K2.4克劳修斯不等式和可逆性判据1.卡诺循环的热温商热温商=系统吸收或放出的热相应的环境温度1.卡诺循环的热温商2.两个热源间的不可逆循环循环完成后，环境的变化可通过逆卡诺循环消除，不遗留不可逆变化循环完成后，环境遗留不能消除的不可逆变化环任意循环的热温商返回章首任意可逆循环任意不可逆循环返回章首任意可逆过程的热温商可逆过程的热温商只决定于初终态，与过程无关。返回章首AB任意不可逆过程的热温商不可逆过程的热温商恒小于可逆过程的热温商。返回章首AB克劳修斯不等式和可逆性判据>0不可逆过程=0可逆过程<0不可能发

3、生克劳修斯不等式(可逆性判据)返回章首不可逆程度可将该过程与一个以该过程的终态为初态，该过程的初态为终态的可逆过程组成一个循环，然后考察一个循环后环境是否留有任何不可逆变化。判断一个过程是否可逆（1）◆没有—可逆过程◆有—不可逆过程◆违反热力学第二定律，不可能发生任意过程AB可逆过程返回章首可将该过程的热温商与一个具有同样初终态的可逆过程的热温商进行比较。判断一个过程是否可逆（2）◆小于—不可逆过程◆等于—可逆过程◆大于—违反热力学第二定律，不可能发生任意过程AB可逆过程<=>返回章首2.5熵与熵增原理熵的定义与过程无关△状态函数熵熵是一个状态函数，是物质的特性,是广延性

4、质常用单位：J·K-1熵的一般性质1.熵以熵表示的克劳修斯不等式熵增原理孤立系统孤立系统的熵有增无减一般系统的熵增原理设环境为理想环境,其中的变化均为可逆过程。绝热过程的熵增用熵增表示不可逆程度3.熵的本质物理意义：熵是系统混乱程度的度量。S固S气S液>>S高温S低温>例11molH2O(l)于0.1MPa下自25℃升温至50℃，求熵变和热温商，并判断可逆性。已知。(1)热源温度700℃;(2)热源温度100℃。解：T1T2+△T+△T+△T返回章首解：返回章首例11molH2O(l)于0.1MPa下自25℃升温至50℃，求熵变和热温商，并判断可逆性。已知。(1)热源温度

5、700℃;(2)热源温度100℃。解：返回章首例11molH2O(l)于0.1MPa下自25℃升温至50℃，求熵变和热温商，并判断可逆性。已知。(1)热源温度700℃;(2)热源温度100℃。例2100℃,101325Pa下1mol的液体H2O气化为101325Pa的水蒸气，已知此时H2O的蒸发焓为40.66kJ·mol-1，试计算熵变和热温商，并判断过程可逆性。(1)p外=101325Pa，(2)p外=0。解：不可逆程度：返回章首(1)解：不可逆程度：返回章首例2100℃,101325Pa下1mol的液体H2O气化为101325Pa的水蒸气，已知此时H2O的蒸发焓为40

6、.66kJ·mol-1，试计算熵变和热温商，并判断过程可逆性。(1)p外=101325Pa，(2)p外=0。(2)