6可逆过程熵.ppt

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1、上次课主要内容热机效率热机效率致冷系数卡诺循环致冷系数循环过程正循环逆循环abcdVVVPTVV2021314T12例、有一卡诺循环，当热源温度为100oC，冷却器温度为0oC时，一循环作净功8000J，今维持冷却器温度不变，提高热源温度，使净功增为10000J。若此两循环都工作于相同的二绝热线之间，工作物质为同质量的理想气体。则热源温度增为oC,效率增为%。解：卡诺循环3例:p~V图中AC曲线代表一绝热曲线，MN曲线代表一等温过程问：任一过程AB是吸热还是放热？ACBMN吸热4A1Q2Q求？卡诺致冷机使1kg0oC的水变成0oC的冰，需作多少功？2QA2TT12Tw卡2

2、Q3.3510513.35105（J）外界需向致冷机作功3.3210(J)4工质工质低温热源2T0+273=273（K）高温热源T127+273=300(K)环境温度27C冰的溶解热为3.3510Jkg511Q1Q2Q2Q例:已知5功转变成热量会自动发生热量自行转变成功不会自动发生违背热力学第一定律的过程都不可能发生。不违背热力学第一定律的过程不一定都可以发生。高温物体低温物体Q高温物体低温物体Q会自动发生不会自动发生气体自由膨胀会自动发生气体自动收缩不会自动发生热力学第二定律来表述各种自然过程进行方向的规律性将用可逆过程：一个过程发生后，若能够通过某种方法使系统回到初始

3、状态，且消除一切后果。一、可逆过程与不可逆过程§6-4热力学第二定律若无论通过什么方法也无法使系统回到初始状态,且消除一切后果,相应的过程称为不可逆过程.62.实际热过程具有不可逆性：功变热（耗散）1.不可逆过程并不是不能在反方向进行的过程，而是当逆过程完成后，对外界的影响不能消除。73.可逆过程是准静态过程的进一步理想化无耗散的准静态过程是可逆过程与热现象有关的宏观过程的不可逆性宏观过程的方向性有限温差条件下的热传导高温物体低温物体Q（非静态过程）气体自由膨胀（非静态过程）8热量不能自动地由低温物体传向高温物体其唯一效果是热全部变成功的过程是不可能的所有宏观过程的不可逆

4、性都是等价的克劳修斯表述：开尔文表述：两种表述完全等效二、热力学第二定律9举一个反证例子：假如热量可以自动地从低温热源传向高温热源，就有可能从单一热源吸取热量使之全部变为有用功而不引起其它变化。A1T高温热源低温热源2T假想的自动传热装置卡诺热机Q12Q2Q等价于1T高温热源低温热源2TQ12QQ1AQ1二、两种表述的等价性10§6-6熵热温比总和为零系统经有限个可逆卡诺循环组成的循环系统经历一可逆卡诺循环一、熵的定义对任一可逆循环，其热温比之和为零。系统经任意可逆循环PVO用一系列微小可逆卡诺循环代替11状态图上任意两点1和2间，连两条路径a和b，成为一个可逆循环。积分

5、的值与1、2之间经历的过程无关，只与始末两个状态有关。定义状态函数S，熵12二、熵的计算(2)如果系统由几部分组成，各部分熵变之和等于系统总的熵变。13VOpAB可逆过程不可逆过程(1)如果系统经历的过程不可逆，那么可以在始末状态之间设想某一可逆过程，以设想的过程为积分路径求出熵变；14例：1kg0oC的冰与恒温热库(t=20oC)接触，最终系统熵的变化多少?解：求0oC的冰变成20oC水的熵变：设计可逆过程：分两步：第一步：0oC的冰等温融化成0oC的水，熵变ΔS1第二步：0oC水与一系列温度逐渐升高热库接触，升温到20oC，熵变ΔS215热库，设计等温放热过程总熵变化

6、2)热库的熵变？例：1kg0oC的冰与恒温热库(t=20oC)接触，最终系统熵的变化多少?§6-7熵增加原理热力学第二定律的统计意义16什么是宏观状态所对应微观状态？任一宏观状态所对应的微观状态数热力学几率：W理想气体处于平衡态平衡态的宏观参量不随时间变化，然而，从微观上来看，它总是从一个微观状态变化到另一个微观状态，只是这些微观状态都对应同一个宏观状态而已。一、热力学第二定律的统计意义孤立系统：与外界既不交换物质也不交换能量的系统。隔板AB系统的同一个宏观状态可能对应于非常多的微观状态先讨论由四个粒子组成的系统17分子位置的分布（微观态）微观态数目一个宏观态对应的宏观态

7、出现概率AB614411/164/164/161/166/16共16种微观态分子数的分布（宏观态）AB5种宏观态W18对应微观状态数目多(W大)的宏观状态出现的几率最大0123456左4右0左3右1左2右2左1右3左0右4W19N=1023WN/2Nn（左侧粒子数）20两侧粒子数相同的宏观态微观状态数目最多(W最大)21出现的几率最大平衡态有序无序W不是最大值的非平衡态W为最大值的平衡态孤立系统、自然过程玻耳兹曼从理论上证明其关系如下：上式称为玻耳兹曼关系，k为玻耳兹曼常数。熵的这个定义表示它是分子热运动无序性或混乱性的量度。