第4章热力学第二定律1(自然过程 表述 熵)概要ppt课件.ppt

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1、第4章热力学第二定律4.1自然过程的不可逆性4.2热力学第二定律4.3态函数熵与熵增加原理4.4熵概念的推广4.5耗散结构1本章拟用的演示和视频1.永动机能制成吗?视频G042.低温技术视频T333.熵视频G0424.1自然过程的不可逆性一.可逆过程与不可逆过程二.一切自然过程都是不可逆过程3一.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逆的412P判断的是原过程P系统和外界全复原可逆过程是理想过程2.注意关键词3.只有准静态无摩擦的过程才是可逆的过程P准静态无摩擦初始小过程恢

2、复小过程5二.一切自然过程都是不可逆过程自然过程有明显的方向性如功变热热传导扩散1.热转换其惟一效果是（自动地）把热全部转变成功的过程是不可能发生的62.热传导其惟一效果是热量从低温物体传向高温物体的过程是不可能发生的3.结论1)自然界中一切与热现象有关的宏观过程均是不可逆过程2)宏观上与热相伴过程的不可逆性是相互沟通的74.2热力学第二定律一.热力学第二定律的宏观表述二.热力学第二定律的微观解释8一.热力学第二定律的宏观表述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2.开尔文（Kelvin)表述：其唯一效果是热全部转变成功的过程是不可能发生的(

3、或第二类永动机是不可能造成的或单热源热机是不可能造成的)(制冷机)(热机)93.两种表述的等效性(相互沟通)如果第二类永动机可造出来热量自动从低温传到高温开氏证：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惟一效果10二.热力学第二定律的微观解释1.宏观状态与微观状态左右宏观上看：左、右两部分各有多少粒子而不去区分究竟是哪个粒子微观上看：具体哪个粒子在哪？编号为宏观态微观态46411112.热力学几率(概率)一个宏观态对应的微观态数目叫做这一宏观态的热力学几率宏观态微观态464113.等几率假设孤立系统中每个微观态出现的几率相同4.在诸

4、多的宏观态中热力学几率大的宏观态最易出现(平衡态)125.热二律的微观解释自发过程的方向性如自由膨胀有序无序1)自然过程从热力学几率小向热力学几率大的方向进行2)宏观上认为不可能出现的状态在微观上认为是可能的只不过几率太小而已3)热律是统计规律(与热律不同)讨论134)一切自然过程总是沿着分子的无序性增大的方向进行功热转换机械功（电功）热能有序运动无序运动热传导T2T1动能分布较有序TT动能分布更无序气体自由膨胀位置较有序位置更无序14楼塌是一个从有序到无序的过程熵增过程不可收拾　　不可逆15超流---喷泉强调：热二律的本质与热相联系的自然现象中自发过程都是不可逆的

5、特殊情况低温时超流现象---吸收光的热量转化为功是可逆过程需用新的理论解释164.3态函数熵与熵增加原理一.熵的定义二.熵增加原理三.熵与热量四.熵的计算五.温熵图17一.熵的定义玻耳兹曼定义式熵是状态参量是系统紊乱程度的量度与ETP同地位18引入熵的意义理论上是热力学系统的共同特征判断自然过程有统一标准实际上熵的数据是设计新产品的重要技术指标19二.熵增加原理热律的数学表述孤立系统自发过程方向性问题可逆过程不可逆过程表述：孤立系统内进行的过程熵永不减少孤立系统内过程必有实际一个过程还可能有>注意:<20三.熵与热量1.克劳修斯熵公式由热力学温标卡诺循环可逆循环中有21可

6、逆循环任意可逆过程(准静态、无摩擦)PV△Qi1△Qi2Ti1Ti2卡诺循环22克劳修斯等式注意：1)积分路径的限制2)热温比火商中国文化---沿可逆过程！23沿可逆过程的积分与路径无关反映了始末的某个状态量的变化12PV可逆(a)可逆(b)可逆循环即令24微小过程中的熵变微小可逆过程中吸收的热微小可逆过程中的温度熵是状态参量与过程无关克劳修斯熵的定义：25当系统由平衡态（1）经历“任意过程”变化到平衡态（2）时系统的熵的增量为(1)(2)26四.熵的计算1.热力学基本方程热I律可逆过程热I律得272.理气态函数熵的计算公式理想气体283）自由膨胀设计连接初、末态的可逆过程设

7、计等温可逆过程连接初末态讨论1）等温过程2）等容过程>029TSQ吸TSQ放T-S曲线下面积为吸（放）的热五.温熵图对可逆过程30TST1T2dcbanm卡诺循环温熵图视频:1.永动机能制成吗?2.低温技术3.熵31