热力学第二定律习题课.ppt

热力学第二定律 小结 一 Carnot循环热机效率 可逆热机对环境所做的功与从高温热源所吸的热之比 Carnot定理 工作于同温热源和同温冷源之间 可逆热机的效率最大 二 自发过程与非自发过程三 热力学第二定律1 热力学第二定律的经典表述克劳修斯 开尔文 奥斯瓦尔德 实质 热功转换的不可逆性 2 热力学第二定律的数学表达式 克劳修斯不等式 可逆 不可逆 四 熵1 熵的导出 卡若循环与卡诺定理2 熵的定义 3 熵的物理意义 系统混乱度的量度 4 绝对熵 热力学第三定律 适用于封闭系统 理气 CV m为常数 只pVT变化的过程 1 2 3 适用于n一定 理想气体 恒温过程或始末态温度相等的过程 适用于n一定 Cp m为常数 任意物质的恒压过程 5 熵变的计算 相变过程的熵变 恒T p下的可逆相变化 不可逆相变 要设计过程 标准摩反应熵 1 亥姆霍兹函数的定义 2 吉布斯函数的定义 即 在等温过程中 系统Helmholtz自由能的减少值 等于或大于系统对外所做的功 即 在等温 等压过程中 系统Gibbs自由能的减少值 等于或大于系统对外所做的非膨胀功 五 自由能 3 计算 从 d d 出发 可以导出下列公式 1 等温封闭体系 无其他功的过程 理想气体 实际体系 d 2 变压变温过程 3 相变过程 平衡相变 非平衡相变设计适当可逆过程求算 4 绝热可逆过程为恒熵过程 5 等压变温 dT 等温变压 d 6 等温等压可逆电池 7 理想气体 等温等压混合 0 等温等容混合 六 热力学判据 1 熵判据 根据Clausius不等式 则 用熵判据判断过程是否为自发过程 一定要用隔离系统 对于隔离系统 对绝热系统 不可逆 可逆 不可逆 自发过程 可逆 达到平衡 2 Helmholts自由能判据 自发变化向着Helmholts自由能减小的方向进行 不可逆 自发过程 可逆 达到平衡 3 Gibbs自由能判据 自发变化向着Gibbs自由能减小的方向进行 不可逆 自发过程 可逆 达到平衡 七 热力学基本方程式 热力学基本方程适用于封闭的热力学平衡系统所进行的一切可逆过程 说的更详细些 它们不仅适用于一定量的单相纯物质 或组成恒定的多组分系统发生单纯p V T变化的过程 也可适用于相平衡或化学平衡的系统 由一平衡状态变为另一平衡态的过程 对应系数式 麦克斯威关系式 热力学计算Q W U H S A G 明确所研究的系统和相应的环境 问题的类型 I 理想气体的pVT变化 实际气体 液体或固体的pVT变化 相变化 化学变化 上述各种类型的综合 过程的特征 a 恒温可逆过程 b 恒温过程 c 绝热可逆过程 d 绝热过程 e 恒压过程 f 恒容过程 g 上述各种过程的综合 h 循环过程 确定初 终态 所提供的物质特性 即pVT关系和标准热性质 寻找合适的计算公式 最费神 最重要 例题 一填空题1在的条件下 才可使用 G 0来判断一个过程是否可逆 2系统经可逆循环后 S0 经不可逆循环后 S0 填 或 系统中 平衡状态的熵一定是最大值 4一定量的理想气体在300K由A态等温变化到B态 此过程系统吸热1000J S 10J K 1 据此可判断此过程为过程 填可逆或不可逆 计算题 1 初始状态为25 100kPa 1 00dm3的O2 g 绝热压缩到500kPa w 502J 试计算终态的T及此过程的 H和 S 已知Cp m O2 g 29 29J K 1 mol 1 2 在 3 时 冰和过冷水的饱和蒸汽压分别为475Pa和489Pa 试求在 3 时 1 00molH2O l 转变为H2O s 的 G 并判断此过程是否能自动发生 3 在298 2K的等温情况下 两个瓶子中间有旋塞相通 开始时 一瓶中有0 200molO2 g 压力为