华东理工大学《物理化学》课件2.1 热力学第二定律

第2章热力学定律和热力学基本方程,热力学研究自然界中与热现象有关的各种宏观状态变化和能量转化的规律的科学。,0thlaw:阐述热平衡的特点。1stlaw:能量转化在数量上守恒。2ndlaw:阐述热和功的本质差别。3rdlaw:0K时恒温过程的熵变趋于零。,化学热力学热力学定律对化学变化、相变化和pVT变化的应用，在宏观层次上给出平衡的普遍规律。主要任务：（1）研究能量转化的规律；（2）研究宏观过程的方向和限度的规律。,N2+3H22NH3,2-1引言,宏观过程具有不可逆性熵与不可逆程度的关系热力学的限制不考虑物质的微观结构,其基本定律完全由宏观现象归纳得出。主要研究平衡态及其变化，得到联系平衡态性质之间的普遍规律。在解决实际问题时，必须输入物质的特性。,恒温过程：系统与环境的温度相等并恒定不变的过程。恒压过程：系统与环境的压力相等并恒定不变的过程。恒容过程：系统体积恒定不变的过程。绝热过程：系统与环境间隔绝了热量传递的过程。循环过程：系统仍回到初始状态的过程。可逆过程：无限趋近平衡且无摩擦力的条件下进行的过程。,热力学中常见的过程（封闭系统）,.热力学基本原理,U=Q1+Q2+W=0,2-2热力学第二定律,返回章首,JamesWatt1736-1819,1.蒸汽机,2.热机效率,卡诺于1824年在题为论火的动力的论文中提出：热机效率有一个极限卡诺定理。克劳修斯、开尔文等发现，要证明卡诺的说法需要一个新的自然规律。,3.热力学第二定律,热力学第二定律的两种说法,克劳修斯：热从低温物体传给高温物体而不产生其它变化是不可能的。,开尔文：从一个热源吸热，使之完全转化为功，而不产生其它变化是不可能的。,返回章首,返回章首,1.蒸汽机,不可能发生,可能发生,可逆过程,（不可逆过程）,返回章首,4.热力学第二定律的几点含义,不能简单逆转完全复原的过程,（1）不可逆过程的概念,（2）不同的不可逆过程之间有着内在的联系,不可能发生,可能发生,可逆过程,（不可逆过程）,（3）能量具有品位,Q(Th),Q(Tl),W,Q,5.可逆过程,可逆过程无限接近平衡并且没有摩擦力的条件下进行的过程。基本特点：（1）在同样的平衡条件下，正、逆过程都能任意进行。（2）当可逆过程逆向进行时，系统和环境在过程中每一步的状态，都是原来正向进行时的重演。,返回章首,实例：1mol理想气体，温度为300K，压力为1MPa，分别经历过程(I1)、(I2)、(R1)、(I3)恒温膨胀至0.1MPa，再经历过程(R2)恒温压缩至1MPa，使系统复原。,上一页,返回章首,不可逆过程：不能简单逆转完全复原的过程,在同样条件下，逆过程不能发生。循环后系统复原，环境遗留不可逆变化。自然界实际发生的过程都是不可逆过程。,可逆过程：平衡且没有摩擦力条件下进行的过程,在同样条件下，正逆过程都能进行。循环后系统复原，环境没有遗留不可逆变化。可逆过程是一种抽象的理想过程。,实际过程可逆过程不可能过程,返回章首,通过取走或添加小砂粒的方式，使系统准静态无摩擦地膨胀或压缩的过程是一类可逆过程。,通过取走或添加小砂粒的方式，使系统准静态无摩擦地膨胀或压缩的过程是一类可逆过程。用一连串温差为无限小的热源无限缓慢地加热或冷却系统，只要过程中无摩擦就是可逆过程。,通过取走或添加小砂粒的方式，使系统准静态无摩擦地膨胀或压缩的过程是一类可逆过程。用一连串温差为无限小的热源无限缓慢地加热或冷却系统，只要过程中无摩擦就是可逆过程。用半透膜使不同物质的气体在无限缓慢并无摩擦下进行混合或分离是一类可逆过程。,通过取走或添加小砂粒的方式，使系统准静态无摩擦地膨胀或压缩的过程是一类可逆过程。用一连串温差为无限小的热源无限缓慢地加热或冷却系统，只要过程中无摩擦就是可逆过程。用半透膜使不同物质的气体在无限缓慢并无摩擦下进行混合或分离是一类可逆过程。在蒸发时，使蒸气压力比饱和蒸气压小无限小时，在无限缓慢的过程中蒸发就是可逆过程。,通过取走或添加小砂粒的方式，使系统准静态无摩擦地膨胀或压缩的过程是一类可逆过程。用一连串温差为无限小的热源无限缓慢地加热或冷却系统，只要过程中无摩擦就是可逆过程。用半透膜使不同物质的气体在无限缓慢并无摩擦下进行混合或分离是一类可逆过程。在蒸发时，使蒸气压力比饱和蒸气压小无限小时，在无限缓慢的过程中蒸发就是可逆过程。