热学第八章三节热力学第二定律.ppt

1、8.3热力学第二定律，一.热力学第二定律的两种表现，不能构成一个循环工作的热机。 它只是从单一热源吸收热量，把它完全变成有用的工作，不会产生其他的影响。 单一热源各处温度均匀且一定的热源。 其他影响是吸热、工作以外的影响。(1)说明循环动作，非循环过程可以。 在等温膨胀过程中，只从单一热源吸热即可完全学习，但是仅在等温过程中不能构成循环动作的热机。 据开尔文显示，(2)循环工作的热机至少有两个热源：工作物质必须从高温热源吸热，一部分流向外部办事儿和云同步，一部分流向低温热源，系统无法进入初始状态。 高温热源、低温热源。 (4)无法创建热力学第二定律开尔文表示的其他描述形式：第二类永久动机。 (

2、3)热力学第二定律的开尔文表现，克劳迪娅表现显示，热量不会自动从低温物体传递到高温物体。 (1)无法制作热二律克劳狄表现的其他记述形式：理想冷冻机。 (2)热二律的克劳狄表示，热力学第二定律的两个表现是等价的，热力学第二定律表示，保护能量守恒的过程不一定能实现，过程的进行有方向和条件，热力学第一定律，表示任何过程都必须保护能量守恒。 工作可以完全变热，但热不能完全变成工作。 热量自动从高温物体传递到低高温物体，但不能自动从低温物体传递到高温物体。 扩散现象是有方向性的。 气体的自由膨胀是有方向性的。二、可逆过程和不可逆过程，系统经过一个过程，过程的每一步都可以反向进行，如果云同步不发生外界的变

3、化，这个过程就称为可逆过程。 的双曲馀弦值。 在一个过程中，无法以任何方式将系统和外部恢复到原来的状态。 这个过程是不可逆的过程。 可逆过程、不可逆过程、自发过程、自然段中不受外界影响而自动发生的过程。 一切自发过程都是在单向式进行的不可逆过程。 只有准静态的没有摩擦的过程才是可逆的过程。 摩擦加热功能的过程是不可逆的”，热传递是不可逆的：热自动从高温物体传递到低高温物体，而不能自动从低温物体传递到高温物体。 气体在真空绝热中自由膨胀的过程是不可逆的，与自然段的所有热现象相关的实际宏命令过程是不可逆的，宏命令上伴随热过程的不可逆性是相互沟通的，结论：例如：扩散现象是不可逆的。 热功的转换是不可

4、逆的。 工作可以完全变热，但热不能完全变成工作。 热力学第二定律的本质是1 .在相同高温热源T1和相同低温热源T2之间工作的所有可逆设备的效率相同，并且可以不受工作物质的限制地执行理想的瓦斯气体可逆卡诺热机的效率，即，2 .在相同高低温热源之间工作的所有非可逆热机的效率不能超过可逆热机的效率说明(1)尽量减少热机循环不可逆性，(减少摩擦、漏气、散热等消散因素)提高热机效率。 (2)卡诺定理给出了热机效率的极限。 四、卡诺定理，两个在一定温度之间工作的热机都是可逆机效率最高。 等号“=”对应可逆；小号“”对应不可逆。 8.4熵增原理，一.与状态函数熵和自然段的所有热现象相关联的实际宏命令过程是不

5、可逆的，这些个过程的共同特征是当系统处于初始状态(非平衡态)时，系统总是自发地转变成最终状态(平衡态)。 这个自愿过程有明显的方向性。工作热、扩散现象、某个系统位于平衡态时，系统不能发生从平衡态到非平衡态的自发迁移。我们能否找到这样的物理量(一个函数)来描绘自发过程的方向性：对于系统的一个确定状态，该函数有确定性的值，当系统自发地从初始状态转移到最终状态时，该函数值也在一个方向上变化，从初始值变化到最终状态值。 这样，能够根据该状态函数向单向式变化的性质判断实际过程进行的方向。 这样的新状态函数就是熵。根据卡诺定理，公式中的Q1、Q2都表示热量的绝对值，都是正值，Q1、Q2都用代数表示(吸热为

6、正，散热为负)，如果Q2为负值，可以写出上式，上式说明，在卡诺循环中，热温比的等号“=”对应可逆小号“”对应不可逆。热温比、n个卡诺循环、n、等号“=”是可逆的。 小号“”对应不可逆。 表示积分在整个循环中进行，dQ表示在各无限小过程中被吸收的微小热。 可逆循环：即，积分的值，与1和2之间经验的过程无关，只与前两种状态相关联。 如果对可逆循环：S1和S2分别表示状态1和状态2的熵，那么当系统从初始状态向最终状态变化时，其熵的增量定义为等于初始状态与最终状态之间的任何可逆过程热温度比的积分。 对于无穷小可逆过程、热力学第一定律、可逆过程，不可逆循环：(不可逆)、等号“=”大于与可逆对应的编号“”

7、，对应不可逆。 二、熵增加原理、孤立系统(不与外界进行物质交换也不进行能量交换) dQ=0:可逆过程S2=S1不可逆过程S2S1，在孤立系统内进行的过程熵决不减少，熵增加原理，(1)熵增加原理可应用，(2)熵是内能量3、熵的校正计算，(1)对可逆过程，(2)对不可逆过程，熵是状态的函数，与过程无关，因此可设定与不可逆过程的终端状态相同的可逆过程来进行校正计算。 1 .分析过程是否可逆，例8.4.1现在1kg，00C的冰溶解于00C的水中，求出其熵变化(冰的熔解热为3.35105J/kg )。 在该过程中，由于温度不变，即T=273K，校正时冰从0C恒温热源吸热，过程可逆，则为2，理瓦斯气体函数

8、熵的校正公式，2 )等温过程，1 )等体过程，3 )的理想瓦斯气体向真空的绝热自由膨胀温度不变，因此一五一十状态相同解：这是一个不可逆的过程：从微观上看，对于在系统中确定的宏命令状态，分别不同的分子分配方式，即不同的组合方式具体哪种粒子在哪里，1 .宏命令状态和微观状态，从宏命令上看，系统中的分子数的分布方式。 左、右两个部分各有几个粒子？ 不是区别是哪个粒子。8.5热力学第二定律的统一意义，基本概念是假定只有四个分子a、b、c、d，能够出现的微观状态的数量假定有n个分子，能够出现的微观状态的数量对应于一个宏命令状态的微观状态的数量称为该宏命令状态的热力学概率。 2 .热力学概率(概率)、孤立系统的各微观状态出现的概率相同，3 .等概率，4 .在很多宏命令状态中热力学概率大的宏命令状态最容易出现，分子数趋向平衡的宏命令状态包含的微观状态数很多，因此假定出现概率大的两个量增加到云同步。 一个是热力学的概率，一个是熵s，玻耳兹曼在理论上证明了其关系：上式被称为玻耳兹曼关系，k是玻尔兹曼常数。s是系统紊乱程度的尺度，与E T P相同的地位，三热力学第二定律的统订意义，是不受外界影响的孤立系统，其内部发生的过程，总是从概率小的状态到概率大的状态，从微观状态数少的宏命令状态到微观状态数多的宏命令状态，这是热力学第二定律的统订意义。 气体的绝热自由膨胀、从