第3章 热力学第二定律.ppt

1、1、第三章热力学第二定律、热力学第一定律指出，在能量守恒和转化及转化过程中，各种能量存在相应的当量关系，但它不能指出变化的方向和变化发展的界限。 违反热力学第一定律的过程不能实现，不违反热力学第一定律的过程能否实现，定义：自动发生的变化，即不需要外力的帮助，自然，不管理它就能发生的变化。 自发变化有各自的推动力，各自的推动力是否有共性，3.1自发变化的共同特征不可逆性，1 .自发变化，3，2 .自发变化过程的例子，自发变化的逆过程是否自动进行(1)乔尔的热功当量实验中，重物下降，启动搅拌器与此相反的过程，即水的温度自动下降，重物拿起的过程不自动进行。 4、(2)瓦斯气体的真空膨胀，其逆过程即瓦

2、斯气体的压缩过程不能自动进行。 (3)热从高温物体传递到低温物体，相反的过程，即热从低温物体流入高温物体，不能自动进行。 (5)各部分浓度不同的溶液，会自动扩散，最终浓度变得均匀，而浓度变得均匀的溶液，不会自动变成浓度不均匀的溶液。 (5)锌板投入硫酸铜溶液引起置换反应，其反过程也不会自动发生。 等等，从这些个的例子可以看出，所有的自发反应都有一定的变化方向，不会自动地向反方向进行。 这是自愿变化的共同特征。 6、“自发变化是热力学的不可逆过程”。 这个结论是经验总结，也是热力学第二定律的基础。 上述各自发生变化过程的净推进力，=-dB (体系)，净推进力，0，可发生，=0可逆，0，不可发生，

3、=推进力-抵抗力，- dB (环境)，7，-。8，b (隔)的判断标准是所有热力学过程的共同判断标准。 该判断标准表明：1)只有这些系统和环境的总功能减少的过程具有净推动力，是可能的过程。 2 )总的工作功能无限变小的过程，就是可逆过程。 3 )总的工作功能增加的过程是不可能自动发生的过程。 9、不能自动发生的过程并不意味着不能反转，而是在外力作用下发生自动变化后，反而能够恢复到原来的状态。 例如，瓦斯气体的真空膨胀是自发的过程。 在活塞等温下压缩，可以使瓦斯气体复原，其结果是，工作在环境上，获得热量。 环境的工作会变成热的变化。 环境也要恢复到原来的状态，必须从单一热源中取出热量，完全改变工

4、作。 但是这是不可能的，从w、q、10、高温物体向低温物体流入热量，最后温度平衡。 为了恢复原状，必须设想从一个物体吸热，降低温度，把吸入的热完全变换为功，然后把这些功变换为热，把别的物体的温度提高到原来的温度。 但是，由于热量完全转化为工作，不能保留影响，这个构想的过程也不可能实现。w、q、11、自发的变化是否可逆的问题，或者能否完全恢复系统和环境而不受任何影响的问题，可以转换为“从单一热源吸热，全部转换为工作，不发生其他变化”的问题。 可以理解，可逆过程(特征)是以无限小的变化进行的，全过程的进行是无限慢的，由一系列非常接近平衡的状态构成。 在这个意义上，在有限的时间、空间内，可逆过程是平

5、衡过程的。 3 .自发过程的极限平衡态，12，热力学第二定律的表现有好几种：(1)克劳迪娅说：“热不能自动从低温物体流向高温物体。”(2)开尔文说：“从单一热源吸热不能完全转换工作，没有其他变化。” (3)永动机说：“不能制作第二类永动机”。 3.2热力学第二定律、13、第二类永久动机是可以从单一热源吸热，吸收的热量不受其他影响而全部变成工作的机器。 不会违反能量守恒定律，但永远做不到。 为了与第一类永动机区别开来，称为第二类永动机。 可以证明热力学第二定律的克劳迪娅说和开尔文说等的表现是一致的。 各说的一致性：14，1 .卡诺定理在T1和T2两热源之间工作的所有热机中，可逆热机的效率最大。 违反卡诺定理可以证明违反热力学第二定律(p139 )。 r=-w/q1=(t1-T2)/t1、3.3卡诺定理、15、2