热力学第二定律 (2).ppt

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1、§3.1自发过程的共同特征---不可逆性一、自发过程的方向和限度自发变化：不做非体积功(不耗电、光等)，系统中自动发生的变化，称为自发变化(1)水流的方向(2)热传递的方向(3)气流的方向(4)电流的方向(5)扩散过程的方向(6)化学反应的方向§3.1自发过程的共同特征---不可逆性二、自发过程的共同特征(1)自发过程的限度是在该条件下系统的平衡状态(2)一切自发过程都有做功的本领(3)一切自发过程都是不可逆过程§3.2热力学第二定律二、自发过程的共同特征Clausius：不可能把热由低温物体传到高温物体，而不引起其他变化K

2、elvin：不可能从单一热源取出热使之完全变为功，而不引起其他的变化，也可表述为“第二类永动机是不可能造成的”§2.9Carnot循环Carnot循环高温存储器低温存储器热机§2.9Carnot循环太阳能加热（1）冷凝放热（2）§3.3Carnot定律Carnot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机，即可逆机的效率最大。§3.3Carnot定律高温热源低温热源(a)假设§3.3Carnot定律高温热源低温热源(b)从低温热源吸热高温热源得到热这违反了Clausius说法，只有§3.3Carno

3、t定律Carnot定理推论：所有工作于同温热源与同温冷源之间的可逆热机，其热机效率都相等，即与热机的工作物质无关。§3.4熵的概念（1）熵是系统的状态函数，是容量性质。（3）在绝热过程中，若过程是可逆的，则系统的熵不变。若过程是不可逆的，则系统的熵增加。绝热不可逆过程向熵增加的方向进行，当达到平衡时，熵达到最大值。（2）可以用Clausius不等式来判别过程的可逆性熵的特点（4）在任何一个隔离系统中，若进行了不可逆过程，系统的熵就要增大，一切能自动进行的过程都引起熵的增大。§3.4熵的概念§3.6热力学基本方程与T-S图(c

4、)§3.6热力学基本方程与T-S图例1：1mol理想气体在等温下通过：(1)可逆膨胀，(2)真空膨胀，体积增加到10倍，分别求其熵变，并判断过程的可逆性。§3.7熵变的计算一、等温过程中熵的变化值例2：1molH2O(l)在标准压力pΘ下，使与373.15K的大热源接触而蒸发为水蒸气，吸热44.02kJ，求相变过程的熵变。§3.7熵变的计算一、等温过程中熵的变化值例3：等温下气体混合过程中的熵变。设在恒温273K时，将一个22.4dm3的盒子用隔板从中间一分为二。一方放0.5molO2，另一方放0.5molN2，抽去隔板后，

5、两种气体均匀混合。试求过程中的熵变。§3.7熵变的计算一、等温过程中熵的变化值例1：1.0molAg(s)在等容下由273K加热到303K，求过程的熵变。已知，在该温度区间内Ag(s)的Cv,m为24.48J·K-1·mol-1。§3.7熵变的计算二、非等温过程中熵的变化值§3.7熵变的计算二、非等温过程中熵的变化值例2：2.0mol理想气体从300K加热到600K，体积由25dm3变为100dm3，计算该过程的熵变，已知该气体的Cv,m为19.5J·K-1·mol-1。§3.7熵变的计算二、非等温过程中熵的变化值例3：在2

6、68.2K和100kPa压力下，1.0mol液态苯凝固，放热9874J，求苯凝固过程的熵变。已知苯熔点为278.7K，标准摩尔熔化热为9916J·mol-1,Cp,m(l)=126.8J·K-1·mol-1,Cp,m(s)=126.8J·K-1·mol-1。§3.7熵变的计算二、非等温过程中熵的变化值§3.8熵和能量退降熵和能量退降热力学第一定律表示，一个实际过程发生后，其能量的总值保持不变。热力学第二定律则表明在不可逆过程中熵的总值增加了。能量的总值虽然不变，但由于熵值增加，系统中能量的一部分丧失了作功的能力，这就是能量“

7、退降”，退降的程度与熵的增加成正比。热源热源热源§3.8熵和能量退降熵和能量退降§3.8熵和能量退降熵和能量退降结论：存储在高温物体的能量和存储在低温物体的能量虽然数量相同，但“质量”不同。§3.9热力学第二定律的本质和熵的统计意义一、热力学第二定律的本质(1)功是与有方向的运动相联系，是有序的动动，热是无序的运动。(2)气体混合的过程。(3)热传递过程。§3.9热力学第二定律的本质和熵的统计意义一、热力学第二定律的本质一切不可逆过程都是向混乱度增加的方向进行，而熵函数则可以作为系统混乱度的一种量度。这就是热力学第二定律所阐

8、明的不可逆过程的本质。§3.9热力学第二定律的本质和熵的统计意义二、熵和热力学概率的关系热力学概率就是实现某种宏观状态的微观状态数，通常用表示。数学概率是热力学概率与总的微观状态数之比。数学概率=热力学概率微观状态数的总和§3.9热力学第二定律的本质和熵的统计意义例如：有4个不同颜色的小球