第三章-热力学第二定律-终.ppt

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1、第三章热力学第二定律Chapter3TheSecondLawofThermodynamics不违背第一定律的事情是否一定能成功呢？例1.H2(g)+1/2O2(g)H2O(l)rHm(298K)=-286kJ.mol-1加热，不能使之反向进行。例2.25C及p下，H++OH-H2O(l)极易进行，但最终[H+][OH-]=10-14mol2.dm-6，即反应不进行到底。第二定律的任务：方向，限度第三章热力学第二定律Chapter3TheSecondLawofThermodynamics3－1自发过程的共同特征

2、一、自发过程的方向和限度自发过程(spontaneousprocess)：在一定环境条件下，(环境)不作非体积功，系统中自动发生的过程。反之，只有(环境)作非体积功方能发生的过程为非自发过程。通常所说的“过程方向”即是指自发过程的方向。举例：①气流：高压低压②传热：高温低温③扩散：高浓度低浓度④反应：HCl+NaOHNaCl+H2OP135-136具有普遍意义的过程：热功转换的不等价性功热无代价，全部不可能无代价，全部①WQ不等价，是长期实践的结果。②不是QW不可能，而是热全部变功必须付出代价(系统和环境)，若不付代

3、价只能部分变功不可能把热从低温物体传到高温物体，而不引起其它变化R.Clausius1850年二、自发过程的共同特征(Generalcharacterofspontaneousprocess)(1)自发过程单向地朝着平衡。(2)自发过程都有作功本领。(3)自发过程都是不可逆的。3－2热力学第二定律TheSecondLawofThermodynamicsKelvin说法(1851年)：第二类永动机不可能不必进行数学证明：用途：解决可能性(方向)QW热源第二类永动机热机QcWQh高温热源低温热源ThTcP136-1383

4、－3Carnot循环和Carnot定理关于热机(循环)效率一、Carnot循环的效率(EfficiencyofCarnotCycle)1.任意热机(cycle)的效率：P138-140P88-922.Carnotcycle的效率：pVCarnotcycle：理想气体可逆循环的效率：A(P1V1Th)B(P2V2Th)C(P3V3Tc)D(P4V4Tc)二、Carnot定理定理：

5、py)一、熵函数的发现(Discoveryofentropy)

6、律的数学表达式对两个热源间的不可逆循环：热温商之和小于0对任意不可逆循环：(MathematicalexpressionofTheSecondLaw)对不可逆循环ABAirrirrAB上式为>ir=rClausiusInequality意义：在不可逆过程中系统的熵变大于过程的热温商，在可逆过程中系统的熵变等于过程的热温商。即系统中不可能发生熵变小于热温商的过程。是一切非敞开系统的普遍规律。(2)T是环境温度：当使用其中的“＝”时，可认为T是系统温度。(3)与“第二类永动机不可能”等价。说明：(4)用途：判断过程性质>

7、=ir=r意义：绝热系统的熵不可能减少(熵增加原理)并没有明确解决方向问题：ir不一定自发三、熵增加原理(Theprincipleofentropyincrement)对孤立系统：>自发=可逆意义：孤立系统中进行的过程永远朝着S增加的方向，限度是Smax——熵判据(entropycriterion)方向限度孤立系统的划定：>自发=可逆方向限度自然界实际过程的方向※能量的品位(aqualityofenergy)：mechanicaland

8、electricalthermalathighTthermalatlowTupgradedegrade※结论：Inanyrealprocess,thereisnetdegradationofenergy.P152-154※数学表达式：S+S环0>自发=可逆方向限度※关于熵和热力学第二定律熵的（宏观）物理意义：在孤立系统中，熵增加=能贬值孤