《熵熵增加原理》PPT课件

1、13-7 13-7 熵熵 熵增加原理熵增加原理第十三章第十三章 热力学基础热力学基础物理学物理学第五版第五版2211TQTQ02211TQTQ121121TTTQQQ可逆卡诺机可逆卡诺机一一 熵熵如何判别孤立系统中过程进展的方向？如何判别孤立系统中过程进展的方向？1 熵概念的引入熵概念的引入13-7 13-7 熵熵 熵增加原理熵增加原理第十三章第十三章 热力学基础热力学基础物理学物理学第五版第五版 结论结论 ：可逆卡诺循环中，热温比总和为：可逆卡诺循环中，热温比总和为零零 .TQ热温比热温比 等温过程中吸收或放出等温过程中吸收或放出的热量与热源温度之比的热量与热源温度之比 . 恣意的可逆循环可

2、视为由许多可逆卡诺循环恣意的可逆循环可视为由许多可逆卡诺循环所组成所组成.13-7 13-7 熵熵 熵增加原理熵增加原理第十三章第十三章 热力学基础热力学基础物理学物理学第五版第五版poV一微小可逆卡诺循环一微小可逆卡诺循环011iiiiTQTQ对一切微小循环求和对一切微小循环求和0iiiTQiQ1iQ0dTQi时，那时，那么么 结论结论 : 对任一可逆循环过程，热温比之对任一可逆循环过程，热温比之和为零和为零 .13-7 13-7 熵熵 熵增加原理熵增加原理第十三章第十三章 热力学基础热力学基础物理学物理学第五版第五版0dddBDAACBTQTQTQ2 熵是态函数熵是态函数BAABTQSSd

3、 可逆过程可逆过程 poVABCD可逆过程可逆过程ADBBDATQTQddADBACBTQTQdd13-7 13-7 熵熵 熵增加原理熵增加原理第十三章第十三章 热力学基础热力学基础物理学物理学第五版第五版 在可逆过程中，系统从形状在可逆过程中，系统从形状A变化到形变化到形状状B ，其热温比的积分只决议于初末形状，其热温比的积分只决议于初末形状而与过程无关而与过程无关. 可知热温比的积分是一态函可知热温比的积分是一态函数的增量，此态函数称为熵数的增量，此态函数称为熵(符号为符号为S. 热力学系统从初态热力学系统从初态 A 变化到末态变化到末态 B ，系统熵的增量等于初态系统熵的增量等于初态 A

4、 和末态和末态 B 之间恣之间恣意一可逆过程热温比意一可逆过程热温比 的积分的积分.TQ/d物理意义物理意义13-7 13-7 熵熵 熵增加原理熵增加原理第十三章第十三章 热力学基础热力学基础物理学物理学第五版第五版无限小可逆过程无限小可逆过程TQSdd 熵的单位熵的单位J/KBAABTQSSd 可逆过程可逆过程 13-7 13-7 熵熵 熵增加原理熵增加原理第十三章第十三章 热力学基础热力学基础物理学物理学第五版第五版二二 熵变的计算熵变的计算 1熵是态函数，与过程无关熵是态函数，与过程无关. 因此因此, 可在两平衡态之间假设任一可逆过程，从而可在两平衡态之间假设任一可逆过程，从而可计算熵变

5、可计算熵变 . 2当系统分为几个部分时，当系统分为几个部分时， 各部分各部分的熵变之和等于系统的熵变的熵变之和等于系统的熵变 .13-7 13-7 熵熵 熵增加原理熵增加原理第十三章第十三章 热力学基础热力学基础物理学物理学第五版第五版 例例1 计算不同温度液体混合后的熵变计算不同温度液体混合后的熵变 . 质量为质量为0.30 kg、温度为、温度为 的水，与质量的水，与质量为为 0.70 kg、 温度为温度为 的水混合后，最后的水混合后，最后到达平衡形状到达平衡形状. 试求水的熵变试求水的熵变. 设整个系统与设整个系统与外界间无能量传送外界间无能量传送 .C90C20 解解 系统为孤立系统，混

6、合是不可逆的系统为孤立系统，混合是不可逆的等压过程等压过程. 为计算熵变，可假设一可逆等压为计算熵变，可假设一可逆等压混合过程混合过程.13-7 13-7 熵熵 熵增加原理熵增加原理第十三章第十三章 热力学基础热力学基础物理学物理学第五版第五版 设平衡时水温为设平衡时水温为 ，水的定压比热容为，水的定压比热容为T113KkgJ1018. 4pc由能量守恒得由能量守恒得)K293(70. 0)K363(30. 0TcTcppK 314T13-7 13-7 熵熵 熵增加原理熵增加原理第十三章第十三章 热力学基础热力学基础物理学物理学第五版第五版K 314T各部分热水的熵变各部分热水的熵变11111

7、KJ 182lndd1TTcmTTcmTQSpTTp12222KJ 203lnddTTcmTTcmTQSpTTpkg 3 . 01mkg 7 . 02mK 3631TK 2932T121KJ 21SSS13-7 13-7 熵熵 熵增加原理熵增加原理第十三章第十三章 热力学基础热力学基础物理学物理学第五版第五版ATBT绝热壁绝热壁BATT 例例2 求热传导中的熵变求热传导中的熵变.Q 设在微小时间设在微小时间 内，从内，从 A 传到传到 B 的热的热量为量为 .tQAATQSBBTQS13-7 13-7 熵熵 熵增加原理熵增加原理第十三章第十三章 热力学基础热力学基础物理学物理学第五版第五版BA

8、BATQTQSSS0BASTT 同样，此孤立系统中不可逆过程熵亦同样，此孤立系统中不可逆过程熵亦是添加的是添加的 .13-7 13-7 熵熵 熵增加原理熵增加原理第十三章第十三章 热力学基础热力学基础物理学物理学第五版第五版三三 熵添加原理：熵添加原理： 孤立系统中的熵永不减少孤立系统中的熵永不减少. 孤立系统不可逆过程孤立系统不可逆过程0S孤立系统可逆过程孤立系统可逆过程0S 孤立系统中的可逆过程，其熵不变；孤孤立系统中的可逆过程，其熵不变；孤立系统中的不可逆过程，其熵要添加立系统中的不可逆过程，其熵要添加 .0 S13-7 13-7 熵熵 熵增加原理熵增加原理第十三章第十三章 热力学基础热

9、力学基础物理学物理学第五版第五版平衡态平衡态 A平衡态平衡态 B 熵不变熵不变可逆过程可逆过程非平衡态非平衡态平衡态熵添加平衡态熵添加 不可逆过程不可逆过程自发过程自发过程 熵添加原理成立的条件熵添加原理成立的条件: 孤立系统或绝孤立系统或绝热过程热过程. 熵添加原理的运用熵添加原理的运用 ：给出自发过程进：给出自发过程进展方向的判据展方向的判据 .13-7 13-7 熵熵 熵增加原理熵增加原理第十三章第十三章 热力学基础热力学基础物理学物理学第五版第五版 热力学第二定律亦可表述为热力学第二定律亦可表述为 ：一切：一切自发过程总是向着熵添加的方向进展自发过程总是向着熵添加的方向进展 .四四 熵

10、添加原理与热力学第二定律熵添加原理与热力学第二定律13-7 13-7 熵熵 熵增加原理熵增加原理第十三章第十三章 热力学基础热力学基础物理学物理学第五版第五版 证明证明 理想气体绝热自在膨胀过程是不理想气体绝热自在膨胀过程是不可逆的可逆的 .0, 0, 0, 0TEWQ),(22TVp),(11TVp13-7 13-7 熵熵 熵增加原理熵增加原理第十三章第十三章 热力学基础热力学基础物理学物理学第五版第五版 在态在态1和态和态2之间假设之间假设一可逆等温膨胀过程一可逆等温膨胀过程21dd2112VVVVRMmTQSS0ln12VVRMm不可逆不可逆1V2V12poV第十三章第十三章 热力学基础热力学基础物理学物理学第五版第五版13-4 13-4 理想气体的等温过程和绝热过程理