第二定律PPT学习教案

1、会计学1第二定律第二定律2.4 熵的概念W ： P Q PVWQ M N MXYNU：UPQUPVWQQ： QPQQPVWQ QMNQMXYN PQ PVWQ MN MXYN2.4 熵的概念第1页/共20页2.4 熵的概念 把任意可逆循环分成许多首尾连接的小卡诺循环，前一个循环的绝热可逆膨胀线就是下一个循环的绝热可逆压缩线，如图所示的虚线部分，这样两个过程的功恰好抵消。 其结果是任意一个可逆循环可被一系列的曲折线来代替，从而使众多小卡诺循环的总效应与任意可逆循环的封闭曲线相当，所以任意可逆循环的热温商的加和等于零，或它的环程积分等于零。2.4 熵的概念第2页/共20页2.4 熵的概念iiTQn

2、i1iRTQ= 0任意可逆循环过程的热温商之和等于零。任意可逆循环的热温商之和为：2.4 熵的概念33TQ44TQ22TQ11TQ+= 0 iiQT第3页/共20页2.4 熵的概念(2). 可逆过程的热温商 熵函数的引出任意可逆循环是由两个部分构成AB和BA两个可逆过程。R()0QT12BARRAB()()0QQTT可分成两项的加和12BBRRAA()()0QQTT2.4 熵的概念12BBRRAA()()QQTT可逆过程的热温商与变化的途径无关，所以它肯定是代表了某个状态函数的改变量。第4页/共20页2.4 熵的概念 Clausius就定义了这个函数为“熵”（entropy），用符号“S”表示

3、，单位为：J.K-1 。Rd()QST对微小变化BASSS R()0iiiQST R()iiiQST或体系的熵变等于可逆过程的热温商之和。2.4 熵的概念BRA()QSTRd()0QST第5页/共20页2.4 熵的概念2. 不可逆过程的热温商与体系的熵变 设温度相同的两个高、低温热源间有一个不可逆机。hchchR1TTTTThccIhh1QQQQQ 则：（1）不可逆循环过程的热温熵2.4 熵的概念第6页/共20页2.4 熵的概念任意一个不可逆循环过程的热温商之和小于零。iIii()0QT推广为不可逆机与多个热源接触的任意不可逆循环过程得：IR根据卡诺定理：0hhccTQTQ则2.4 熵的概念c

4、h1QQch1TT第7页/共20页2.4 熵的概念I,ABi()ABQST 设有一个循环， 为不可逆过程， 为可逆过程，整个循环为不可逆循环。ABBAAI,ABRBi()()0QQTT则有BI,ABRAi()()0QQTT（2） 不可逆过程的热温熵2.4 熵的概念BRBAA()ABQSSST 因为：第8页/共20页任意一个不可逆过程，其热温商之和要小于体系的熵变。2.4 熵的概念ABI,ABi()0QST或 AB0QdST2.4 熵的概念第9页/共20页1. Clausius不等式Ii()0QST 不可逆过程 可逆过程Ri()0QST i()0QST 将两式合并得 Clausius 不等式：d

5、QST或d0QST对于微小变化：这些都称为 Clausius 不等式，也叫做作为热力学第二定律的数学表达式。 是实际过程的热效应，T是环境温度。Q 0 表示不可逆= 0 表示可逆 00 不可逆过程=0 可逆过程dQST2.5 Clausius不等式与熵增加原理第11页/共20页熵增加原理可表述为：一个孤立系统的熵永不减少。孤立系统：克劳修斯不等式为 dS00disoS“ 0” 自发过程“= 0” 平衡状态孤立体系，环境与系统间既无热交换，又无功交换，所以隔离系统中一旦发生一个不可逆过程，则一定是自发过程。2.5 Clausius不等式与熵增加原理第12页/共20页 有时把与系统密切相关的环境也

6、包括在一起，构成一个大的孤立系统，用来判断过程的自发性，即：iso(0SSS 体系）环境）“0” 自发过程 “=0” 可逆过程2.5 Clausius不等式与熵增加原理说明：（1）用热力学第二定律表达式判断过程的方向，只能判断可逆和不可逆；（2）体系的熵变S只能通过可逆过程的热温商来求；（3）用S0判断过程是自发还是非自发，系统必须是孤立系统。2.5 Clausius不等式与熵增加原理第13页/共20页 2.6 熵变的计算& 等温过程的熵变& 变温过程的熵变& 化学过程的熵变& 环境的熵变& TS 图及其应用（自学） 2.6 熵变的计算第14页/共20页1.等温过程的熵变(1)理想气体等温变化

7、2112ln()ln()VPSnRnRVP 2.6 熵变的计算根据熵变的定义：R()()iRiiQQSTT等温过程 U0 QRW 1()RQQSQTTT2121lnlnVnRTVVQWSnRTTTV 2.6 熵变的计算第15页/共20页(2)理想气体（或理想溶液）的等温混合过程，并符合分体积定律，即总BBVVx BBmixBlnSRnx 2.6 熵变的计算例1：1mol理想气体在等温下通过(1)可逆膨胀，(2)真空膨胀，体积增加到10倍，分别求其熵变。并判断过程的性质.解：（1）可逆膨胀1ln1019.14 J KnR)ln(12VVnRS 熵是状态函数，始终态相同，熵变也相同，所以：（2）真

8、空膨胀1ln1019.14 J KSnR过程的性质（1）Ssys19.14 J.K-1119.14 .syssyssursurQWQSJ KTTT Ssys+ Ssur = 0（1）为可逆过程。 2.6 熵变的计算第16页/共20页 2.6 熵变的计算(2) 向真空膨胀00sursurQSTT Ssys+ Ssur = 19.14 J.K-1 0（2）为不可逆过程。解法1：222.4(N0.5 ln12.2SR)N()O(22mixSSS122.4lnln 25.76 .11.2RRJ K例2：在273 K时，将一个22.4dm3 的盒子用隔板一分为二，一边放0.5molO2(g),另一边放 0.5molN2(g)。求抽去隔板后，两种气体混合过程的熵变？122ln)O(VVnRS22.40.5ln11.2R 2.6 熵变的计算第17页/共20页 2.6 熵变的计算2222222211(O )()lnlnONNOmixO