10--5、热二律

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1、§10---5热力学第二定律（TheSecondLawoftheThermodynamics）引言：凡符合热一律的过程---即符合能量守恒的过程式是否都能实现呢？这是热二律要回答的问题。一）热力学过程的方向性二）可逆过程与不可逆过程三）热力学第二定律的两种表述热力学第二定律1.自然过程的方向（1）功—热转换例：摩擦生热自然界里功热转换过程具有方向性功热自动地热功唯一效果（2）热传导两物体达热平衡过程，是热从高温物体低温物体自动地结论：自然界里热传导过程具有方向性（3）气体的自由膨胀显然气体的自由膨胀过程也是不可逆结论：一切

2、与热现象有关的实际宏观自发过程都有方向性，或者说是不可逆即：热力学第一定律只是一个热力学过程能否发生的必要条件，而不是充分条件。也就是说：一个热力学过程如果发生了，肯定满足热力学第一定律，但满足热力学第一定律的热力学过程不一定能自发的发生。因此我们要判断一个过程是不是能自发的进行，还需要另外的定律。这个定律就是热力学第二定律开尔文表述：不可能制成一种循环动作的热机，只从一个热源吸取热量，使之完全变为有用的功而不发生任何变化（唯一效果是热全变成功的过程不可能）克劳修斯表述：热量不能自动地从低温物体传向高温物体2.热力学第二定

3、律1）定律的两种表述：两种说法完全等价注意：两种描述虽然从表面看来完全没有关系，但是完全等价的。等价表现在：两种描述可以相互推导出来。如果一种描述成立，另一种也必然成立。反之，如果一种描述是错误的，另一种也必然是错误的①如果开尔文不成立，则存在如图联合循环:无其它影响，故克劳修斯不成立总效果：系统从低温热源吸热：系统向高温热源放热：②如果克劳修斯不成立，则存在如图联合循环：总效果：低温热源不变无其它影响，故开尔文不成立。由①，②两种表述等效。系统对外作功：系统从高温热源放热：(2)开尔文表述的等效说法就是：第二类永动机是不

4、可能制成的！无数实验证明：效率为100%的、循环动作的热机(第二类永动机)是不可能制成的.（虽然它并不违反热一律）但应注意：若不是“循环动作”的热机，只从一个热源吸热，使之完全变为有用的功而不放热，是可以办到的。第一类永动机：第二类永动机：不耗能，只做功违反热力学第一定律违反热力学第二定律低温T2（3）热力学第二定律以否定的方式建立，其深刻含意在于它实际上说明了一个热力学过程方向的普遍规律。下面我们要从微观上分析热力学第二定律的物理含义(1)热功转换：大量分子有序运动功热机械能内能大量分子无序运动可以自动地进行结论：热功转

5、换的自发过程总是使大量分子的运动从有序状态向无序状态进行2）热力学第二定律的微观解释：从微观上看，任何热力学过程总包含大量分子的无序运动状态的变化。第二定律给出了变化的规律。(2)热传导：高温低温自动地传递Q高温低温自动地传递Q反之：结论：热传导使系统的无序性增大，即沿着使大量分子的运动向更加无序方向进行二者的区别：高温向低温传热会使两物体温度相等，而低温向高温传热则使两物体的温差更大。如果两系统T不同、不同，那么两系统就可以区分，也就是无序性较小如果两系统T相同、相同，那么两系统就不可以区分，也就是无序性较大综上所述，我

6、们可以得到热力学第二定律的微观解释：一切自然过程总是沿着无序性增大的方向进行。注：第二定律是涉及大量分子运动的无序性变化规律，——统计规律。只适用于包含大量分子的系统。例：一个足够小的单摆机械能内能是可能的热力学第一定律说明:任何过程必须能量守恒。热力学第二定律则说明:并非所有的能量守恒过程都能实现。无序性增大的方向的过程才能自发实现（热力学第二定律反映了自然界实际过程的方向性）