物理上课件第七章

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7.5

热力学第二定律热力学第一定律：说明一切热力学过程中能量必须守恒但满足能量守恒的热力学过程是否都能实现？功全部热高温自动低温有条件有条件表明自然界里的热功转换热传递过程具有方向性热力学第二定律指明了过程进行的方向和限度27.5.1热力学第二定律的两种表述1）这两种叙述是完全等价的

不可能制造一种热机，它只从单一热源吸热，使之全部变为功而对外界无其它影响。（第二类永动机不可能存在）

热量不可能自动地从低温热源传给高温热源。一、开尔文叙述：英国物理学家开尔文二、克劳修斯叙述：德国物理学家克劳修斯2）热力学第二定律是大量实验和经验的总结.3一、违背了克劳修斯叙述也就是违背了开耳文叙述7.5.2两种表示的等价性TT12EB对于热源T2并没有损失热量

对于E、B组合的结果等效为从单一热源吸收了热量,并全部变为功，而低温源无任何变化。若低温热源自动地将热量Q2传给高温热源TT12E4二、违背了开耳文叙述也必然违背了克劳修斯叙述若热机C能从单一热源T1吸收热量Q1并全部变为功利用热机C的功A去推动制冷机D，从低温热源吸收热量Q2，再将热Q1+Q2量传给高温热源

总体来看，整个系统唯一的效果是有热量Q2自动地传给了高温热源TT112Q1A=QC高温热源低温热源TT12CD1A=Q一、“热二”并不意味着热不能完全转变为功注意理解：理想气体等温膨胀其他影响：体积增大关键词：“无其它影响”热完全转变为功，而且系统和外界均复原是不可能的。二、热力学第一定律和第二定律是互相独立的。第一类永动机：第二类永动机：不耗能，只做功违反热力学第一定律违反热力学第二定律运用热力学第二定律的典型思想方法：反证法1.证明两条绝热线不相交

设两个绝热线交于B，可作一等温线与两条绝热线构成一循环，形成单热源热机，违反热力学第二定律。2.证明一条等温线和一条绝热线不能有两个交点

设等温线与绝热线有两个交点，则形成单热源热机，违反热力学的二定律。可逆过程：假设所考虑的系统由初状态a出发，经过某一过程达到另一状态b，如果存在另一个逆过程，能使系统和外界完全复原，则这样的过程称为可逆过程。ab正过程逆过程A.系统复原B.外界复原7.6熵和熵增加原理7.6.1可逆过程与不可逆过程自发变化：无需外力，也可自动发生的变化。(1)功转换为热，其逆过程不会自动进行v0(2)热量由高温物体传入低温物体，它的逆过程即热量自低温物体流入高温物体，不会自动进行。(3)气体的真空膨胀，它的逆过程即气体的压缩过程,不会自动进行。(4)浓度不同的溶液，自动扩散，最后浓度均匀。而浓度均匀的溶液，不会自动地变成浓度不均匀的溶液。可以看出，一切自发反应都有一定的变化方向，且不会自动逆向进行。

溶解、扩散、生命…

一切与热现象有关的宏观实际过程都是不可逆的。

无摩擦、无机械能损失的、无限缓慢的平衡过程才是可逆过程，所以一切实际过程都是不可逆的。——热力学第二定律的可逆性描述热力学第二定律指明：一切与热现象有关的实际过程都是不可逆的。说明热力学过程的初态和终态之间存在重大性质上的差别。反映系统的这种性质差别的物理量——熵。7.6.2熵系统由状态1变化到状态2时，熵的变化为对于无限小的可逆过程：计算熵变时必须注意的几点：1.

熵是系统状态的单值函数3.

对非可逆过程，可以设想一个始末状态相同的可逆过程，然后再用上式进行计算。2.

对于可逆过程熵变可用下式进行计算。4.

熵值具有可加性，系统总的熵变等于各组成部分熵变的和。13*理想气体典型过程的熵变：等体可逆过程：等压可逆过程：等温可逆过程：绝热可逆过程：对于无限小的不可逆过程，则有故有：“=”对应可逆过程“

>”对应不可逆过程在孤立系统或绝热系统中，有dQ=0

这说明在孤立系统或绝热系统中：若经历的是可逆过程，熵保持不变（dS=0)

若经历的是不可逆过程，熵总是增加（dS>0)7.6.3熵增加原理15熵增加原理：在孤立系统中发生的任何不可逆过程，都将导致整个系统熵的增加。或者说，在孤立系统发生的自然过程，总是沿着熵增加的方向进行。——热力学第二定律的“熵”表述熵的统计意义：混乱性一切自然过程总是沿着无序性增大的方向进行——热力学第二定律的统计表述16[例题7－9]1摩尔理想气体由初态（T1,V1)经某一过程到达末态（T2,V2)，求熵变。设气体的CV为恒量。分析：此题中过程不明确，但初末态确定，故可通过设计可逆过程来求熵变。解法一、设可逆过程分两步，第一步：等容升温，由初态（T1,V1)变化到（T2,V1)第二步：等温膨胀，由（T2,V1)变化到末态（T2,V2)17解法二、设另一可逆过程，亦分两步，第一步：等温膨胀，由初态（T1,V1)变化到（T1,V2)第二步：等容升温，由（T1,V2)变化到末态（T2,V2)可见：计算熵变时，可选取任一可逆过程，得到的结果都是一样的18解法三、直接利用公式19驻波与行波行波驻波2.各质元的振幅均为A3.一个波段中各质元振动位相均不同.4.能量随波传播各质元的振幅(x),范围:0~2A相邻波节间各质元振动位相相同,一波节两边各点振动位相相反.能量仅在相邻二波节间转换.波的反射与半波损失存在半波损失波疏波波密:波密波波疏:无半波损失20XMNPYO分析：OMN区域内的合成波：求：合成波21XMNPYO且在P点存在半波损失，22MNPYOOMN区域内的合成波：驻波行波水蒸气分解成同温度的氢气和氧气，内能增加了百分之几(不计振动自由度和化学能)？

A.66.70%

B.50%

C.25%

D.0速率分布函数f(v)的物理意义为：

A.具有速率v的分子占总分子数的百分比

B.速率分布在v附近的单位速率间隔中的分子数占总分子数的百分比

C.具有速率v的分子数

D.速率分布在v附近的单位速率间隔中的分子数一定质量的理想气体的内能E随体积V的变化关系为一直线(其延长线过E~V图的原点)，则此直线表示的过程为：

A.等温过程

B.等压过程

C.等体过程

D.绝热过程若一平面简谐波的表达式为y=Acos(Bt-Cx)，式中A、B、C为正值常量，则

A.波速为C

B.周期为1/B

C.波长为2π/C

D.角频率为2π/B一平面简谐波在弹性媒质中传播，在某一瞬时，媒质中某质元正处于平衡位置，此时它的能量是

A.动能为零，势能最大

B.动能为零，势能为零

C