大学物理热力学第二定律(老师课件)复习进程.ppt

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1、热力学第二定律热力学第一定律要求：在一切热力学过程中，能量一定守恒。但是，满足能量守恒的过程是否一定都能实现？实际过程的进行有方向性，满足能量守恒的过程不一定都能进行。热力学第二定律就是关于自然过程（不受外来干预，例如孤立体系内部的过程）的方向性的基本规律。前言1、功变热水功热：重物下落,功全部变成热,且不引起其它任何变化水温降低，产生水流，推动叶片转动，提升重物，而不引起其它任何变化。该过程能“自动”发生。功变热的过程是不可逆的。逆过程不能自动发生。该过程不能“自动”发生。热功：一、自然过程有明显的方向性9.1自然过

2、程的方向性(如摩擦生热、焦耳实验)有限温差的两个物体相接触，热量总是自动由高温物体传向低温物体。相反过程不会自动发生。当然，用致冷机可把热量由低温物体传向高温物体。但外界必须对工作物质做功，这就引起了其它效果。有限温差热传导不可逆。高温热库T1低温热库T2AQ1Q2工质2、热传导THTLQ3、气体的绝热自由膨胀气体向真空中自由膨胀的过程是不可逆的。膨胀：可以自动进行压缩：不能自动进行。（扩散）其它不可逆过程的例子：4.结论1)自然界中的实际宏观过程都涉及功变热、热传导和从非平衡态向平衡态的转化。所以，一切与热现象有关的实际

3、宏观过程都是不可逆的。2)宏观上与热相伴过程的不可逆性是相互沟通（依存）的。或：各种实际宏观过程的方向性都是相互沟通的（不可逆性相互依存）若功热转换的方向性消失热传导的方向性也消失若热传导的方向性消失功热转换的方向性也消失若理想气体绝热自由膨胀的方向性消失功热转换的方向性也消失相互沟通（相互依存）：一种过程的方向性存在(或消失)，则另一过程的方向性也存在(或消失)。二、可逆过程与不可逆过程1.定义：一个系统经过一个过程P从一状态变化到另一状态12P如果存在一个过程使系统和外界完全复原则说明原过程P是可逆的。否则是不可

4、逆的判断的是原过程P系统和外界完全复原注意2.只有无摩擦的准静态过程才是可逆过程。可逆过程例1：气体无摩擦、准静态压缩。无摩擦pp+dp压强差保持无限小可逆过程例2：系统T1T1+dTT1+2dTT1+3dTT2温差无限小“等温”传热准静态传热可逆过程例3：工质和恒温热库等温传热；工质与外界无摩擦准静态做功。卡诺循环。无摩擦的缓慢绝热压缩过程快速绝热压缩有摩擦的缓慢绝热压缩过程不可逆一、两种表述1.克劳修斯(Clisuis)表述：热量不能自动地从低温物体传向高温物体（1850）(致冷机)其唯一效果是热量从低温物体传向高温物

5、体的过程是不可能发生的。9.2热力学第二定律“各种宏观过程的方向性的相互沟通”说明宏观过程的进行遵从共同的规律----热二律热二律以否定的语言说出一条确定的规律。2.开尔文（Kelvin)表述（1851）：其唯一效果是热全部转变成功的过程是不可能发生的。(热机)热量自动地全部转变成功的过程是不可能发生的。第二类永动机是不可能造成的。不可能从单一热源吸热，使之完全变为有用功而不产生其它影响。如结合热机，开尔文说法的意义是：又称单一热源热机，热量全部转变成了功。效率：=13.两种表述的等效性(相互沟通)如果第二类永动机可造出

6、来热量自动从低温传到高温开氏证（反证法）：看联合机：低温热源净放热令其推动卡诺制冷机高温热源净吸热克氏如果第二类永动机能造出来唯一效果1.宏观状态与微观状态宏观上看：A、B两部分各有多少粒子而不去区分究竟是哪些粒子微观上看：具体哪个粒子在哪？。。。。。。。。。。。。。。。。。。AB所有分子自动退回A几率？二、统计意义（微观解释）气体的扩散能否反向进行？。。。。。。。。。。。。。。。。。。AB每个分子给一编号微观状态：微观上可区分的每一种分布玻耳兹曼认为：从微观上看，对于一个系统的状态的宏观描述是非常不完善的，系统的同一个宏

7、观状态实际上可能对应于非常非常多的微观状态，而这些微观状态是粗略的宏观描述所不能加以区别的。微观状态（位置）宏观状态微观态数左2，右2左1，右3左0，右41464以4个分子为例：左4，右01左3，右151601234564个粒子的分布左4，右0左3，右1左2，右2左1，右3左0，右4宏观状态2.等几率假设孤立系统中每个微观态出现的几率相同˃—对应微观态数目多的宏观态出现的几率大4个分子自动都退回A的几率：分布越均匀,微观态数目越多.˃微观状态（位置）宏观状态微观态数左2，右2左1，右3左0，右41464以4个分子为例：

8、左4，右01左3，右105101520N个分子自动都退回A的几率：12N在微观上认为是可能的，只不过概率太小而已。在宏观上认为是不可能。4个粒子5个粒子6个粒子粒子数1023,宏观态对应的微观态数非常大.3.热力学概率(几率)一个宏观态对应的微观态数目叫做这一宏观态的热力学概率宏观态微观态46411在诸