高中物理热力学拓展知识

.,能源的开发，利用及保护,.,大气污染的定义；在干洁的大气中，痕量气体的组成是微不足道的。但是在一定范围的大气中，出现了原来没有的微量物质，其数量和持续时间，都有可能对人、动物、植物及物品、材料产生不利影响和危害。当大气中污染物质的浓度达到有害程度，以至破坏生态系统和人类正常生存和发展的条件，对人或物造成危害的现象叫做大气污染。造成大气污染的原因，既有自然因素又有人为因素，尤其是人为因素，如工业废气、燃烧、汽车尾气和核爆炸等。随着人类经济活动和生产的迅速发展，在大量消耗能源的同时，同时也将大量的废气、烟尘物质排入大气，严重影响了大气环境的质量，特别是在人口稠密的城市和工业区域。所谓干洁空气是指在自然状态下的大气（由混合气体、水气和杂质组成）除去水气和杂质的空气，其主要成分是氮气，占78.09%；氧气，占20.94%；氩，占0.93%；其它各种含量不到0.1%的微量气体(如氖、氦、二氧化碳、氪)。,.,大气污染物的分类：大气污染物主要可以分为两类，即天然污染物和人为污染物,引起公害的往往是人为污染物，它们主要来源于燃料燃烧和大规模的工矿企业。颗粒物：指大气中液体、固体状物质，又称尘。硫氧化物：是硫的氧化物的总称，包括二氧化硫，三氧化硫，三氧化二硫，一氧化硫等。碳的氧化物：主要包括二氧化碳和一氧化碳。氮氧化物：是氮的氧化物的总称，包括氧化亚氮，一氧化氮，二氧化氮，三氧化二氮等。碳氢化合物：是以碳元素和氢元素形成的化合物，如甲烷、乙烷等烃类气体。其它有害物质：如重金属类，含氟气体，含氯气体等等。,.,大气污染的危害大气污染对气候的影响很大,大气污染排放的污染物对局部地区和全球气候都会产生一定影响，尤其对全球气候的影响，从长远的观点看，这种影响将是很严重的。一：大气中二氧化碳的含量增加：燃料中含有各种复杂的成分，在燃烧后产生各种有害物质，即使不含杂质的燃料达到完全燃烧，也要产生水和二氧化碳，正因为燃料燃烧使大气中的二氧化碳浓度不断增加，破坏了自然界二氧化碳的平衡，以至可能引发“温室效应”，致使地球气温上升。大气被污染后，由于污染物质的来源、性质和持续时间的不同，被污染地区的气象条件、地理环境等因素的差别，以及人的年龄、健康状况的不同，对人体造成的危害也不尽相同。大气中的有害物质主要通过下述三个途径侵入人体造成危害：(1)通过人的直接呼吸而进入人体;(2)附着在食物上或溶于水中，使之随饮食而侵入人体；(3)通过接触或刺激皮肤而进入到人体。其中通过呼吸而侵入人体是主要的途径，危害也最大。大气污染对人的危害大致可分为急性中毒，慢性中毒，致癌三种。,.,熵的由来：热力学中表征物质状态的参量之一,通常用符号S表示。在经典热力学中，可用增量定义为dS(dQ/T)，式中T为物质的热力学温度;dQ为熵增过程中加入物质的热量；下标“可逆”表示加热过程所引起的变化过程是可逆的。若过程是不可逆的,则dS(dQ/T)不可逆。单位质量物质的熵称为比熵,记为s。熵最初是根据热力学第二定律引出的一个反映自发过程不可逆性的物质状态参量。热力学第二定律是根据大量观察结果总结出来的规律，有下述表述方式：热量总是从高温物体传到低温物体，不可能作相反的传递而不引起其他的变化；功可以全部转化为热，但任何热机不能全部地、连续不断地把所接受的热量转变为功（即无法制造第二类永动机）；在孤立系统中,实际发生的过程,总使整个系统的熵值增大，此即熵增原理。摩擦使一部分机械能不可逆地转变为热，使熵增加。热量dQ由高温(T1)物体传至低温(T2)物体,高温物体的熵减少dS1=dQ/T1,低温物体的熵增加dS2=dQ/T2,把两个物体合起来当成一个系统来看,熵的变化是dSdS2dS10，即熵是增加的。,.,熵的定义,熵增加原理,.,.,宇宙热寂学说,自然过程演化的方向：非平衡态平衡态，温度不均温度均匀，有序无序，低熵高熵最大熵,热寂说（热死论）：整个宇宙最终将处于温度均匀的状态自此以后，宇宙将陷入永恒的静止状态。,宇宙模型表明：整个宇宙的演化是由均匀到不均匀、由无序向有序、由无结构向有结构、由简单到复杂、由低级向高级的进化式的发展。,宇宙由辐射和粒子组成，不存在平衡态宇宙中存在引力场，宇宙是自引力系统,.,T，则S,T，则S,T0，则SSmin,Nernst热定理：在温度趋于绝对零度时，等温反应过程中体系的熵值不变，即,2.热力学第三定律,普朗克说法：凝聚态纯物质在0K时的熵值为零。,路易斯和吉布森修正为：纯物质完美晶体在0K时的熵值为零。,完美晶体：组成晶体的粒子完全整齐地排列在晶格上，无任何缺陷，质点形成完全有规律的点阵结构，而且质点均处于最低能级。完美晶体只有一种排列构型（晶型一般不只一种）。,热力学第三定律：“在绝对零度，纯物质完美晶体的熵值为零”。,S*(完美晶体，0K)/,.,3.规定熵与标准熵,基于绝对零度时物质的完善晶体的熵值为零的规定，而求得该物质在其他状态下熵值，称为该物质的规定熵。,标准摩尔熵,.,（2）熵与物态的关系,（3）熵与分子种类和构造的关系,组成分子的原子数愈多，结构愈复杂，愈松散，其熵值也愈大。,对同一种物质而言,（1）标准熵的求法（等压可逆，无相变、化学反应）,.,4.化学反应标准摩尔熵的计算,化学反应：aA+bB=yY+zZ,.,S1=aS*m(A,0K)S*m(A,T)+bS*m