熱力學(xué)第二定律 概念及公式總結(jié)[章節(jié)練習(xí)]

1、熱力學(xué)第二定律一、 自發(fā)反應(yīng)-不可逆性（自發(fā)反應(yīng)乃是熱力學(xué)的不可逆過程）一個(gè)自發(fā)反應(yīng)發(fā)生之后，不可能使系統(tǒng)和環(huán)境都恢復(fù)到原來的狀態(tài)而不留下任何影響，也就是說自發(fā)反應(yīng)是有方向性的，是不可逆的。二、 熱力學(xué)第二定律1. 熱力學(xué)的兩種說法：Clausius:不可能把熱從低溫物體傳到高溫物體，而不引起其它變化Kelvin：不可能從單一熱源取出熱使之完全變?yōu)楣?，而不發(fā)生其他的變化2. 文字表述：第二類永動(dòng)機(jī)是不可能造成的（單一熱源吸熱，并將所吸收的熱完全轉(zhuǎn)化為功）功 熱 【功完全轉(zhuǎn)化為熱，熱不完全轉(zhuǎn)化為功】 （無條件，無痕跡，不引起環(huán)境的改變） 可逆性：系統(tǒng)和環(huán)境同時(shí)復(fù)原3. 自發(fā)過程：（無需依靠消耗環(huán)

2、境的作用就能自動(dòng)進(jìn)行的過程）特征：（1）自發(fā)過程單方面趨于平衡；（2）均不可逆性；（3）對(duì)環(huán)境做功，可從自發(fā)過程獲得可用功三、 卡諾定理（在相同高溫?zé)嵩春偷蜏責(zé)嵩粗g工作的熱機(jī)）IR （不可逆熱機(jī)的效率小于可逆熱機(jī)）所有工作于同溫?zé)嵩磁c同溫冷源之間的可逆機(jī)，其熱機(jī)效率都相同，且與工作物質(zhì)無關(guān)四、 熵的概念1. 在卡諾循環(huán)中，得到熱效應(yīng)與溫度的商值加和等于零：QcTc+QhTh=0任意可逆過程的熱溫商的值決定于始終狀態(tài)，而與可逆途徑無關(guān)熱溫商具有狀態(tài)函數(shù)的性質(zhì) ：周而復(fù)始 數(shù)值還原從物理學(xué)概念，對(duì)任意一個(gè)循環(huán)過程，若一個(gè)物理量的改變值的總和為0，則該物理量為狀態(tài)函數(shù)2. 熱溫商：熱量與溫度的商3

3、. 熵：熱力學(xué)狀態(tài)函數(shù) 熵的變化值可用可逆過程的熱溫商值來衡量 SA ：起始的商 SB ：終態(tài)的熵 ds=QTR （數(shù)值上相等）4. 熵的性質(zhì)：（1）熵是狀態(tài)函數(shù)，是體系自身的性質(zhì) 是系統(tǒng)的狀態(tài)函數(shù)，是容量性質(zhì)（2）熵是一個(gè)廣度性質(zhì)的函數(shù)，總的熵的變化量等于各部分熵的變化量之和（3）只有可逆過程的熱溫商之和等于熵變（4）可逆過程熱溫商不是熵，只是過程中熵函數(shù)變化值的度量（5）可用克勞修斯不等式來判別過程的可逆性（6）在絕熱過程中，若過程是可逆的，則系統(tǒng)的熵不變（7）在任何一個(gè)隔離系統(tǒng)中，若進(jìn)行了不可逆過程，系統(tǒng)的熵就要增大，所以在隔離系統(tǒng)中，一切能自動(dòng)進(jìn)行的過程都引起熵的增大。若系統(tǒng)已處于平衡

4、狀態(tài)，則其中的任何過程一定是可逆的。五、克勞修斯不等式與熵增加原理不可逆過程中，熵的變化量大于熱溫商 SAB-ABQiTlI0 1. 某一過程發(fā)生后，體系的熱溫商小于過程的熵變，過程有可能進(jìn)行不可逆過程2. 某一過程發(fā)生后，熱溫商等于熵變，則該過程是可逆過程3. 熱溫商大于熵變的過程是不可能發(fā)生的4. 熱力學(xué)第二定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式：sAB-ABQT00,過程可發(fā)生，且是絕熱不可逆過程5. 隔離系統(tǒng)中，dSQT (一個(gè)隔離系統(tǒng)的熵永不減少)=0,過程可發(fā)生，且是絕熱可逆過程6. 熵增加原理： dS0,過程不可能發(fā)生7. 隔離系統(tǒng)中有：ssO=Ssys+Ssur0 【根據(jù)熵增加原理知，若從體系的熵值

5、變化量判斷過程一定是自發(fā)過程，那么該過程一定是隔離系統(tǒng)】六、 熱力學(xué)基本方程式與T-S圖1. 熱力學(xué)基本方程：TS=dU+PdV2. 根據(jù)熱二定律基本方程得： 可逆過程中有dS=QT 3. 絕熱可逆過程：s=0七、 熵變的計(jì)算1.等溫過程中熵的變化值：（1）理想氣體等溫可逆變化：U=0、QR=-Wmax、s=QRT=-WmaxT=nRlnv2v1=nRlnP2P1 （2）等溫、等壓可逆相變： S=HT I :在標(biāo)準(zhǔn)壓力下，任何物質(zhì)之間的熔沸點(diǎn)之間的相變?yōu)榭赡嫦嘧儯?II : 任意溫度下，飽和蒸氣壓下的相變?yōu)榭赡嫦嘧儯?）理想氣體等溫、等壓混合過程：mixS=-RBnBlnxB八、 熵和能量退降（系統(tǒng)中能量的一部分失去了做功的能力）1.熱和功即使數(shù)量相等，但“質(zhì)量”不等，功是“高質(zhì)量”的能量；2.高溫?zé)嵩吹臒崤c低溫?zé)嵩吹臒?，即使?shù)量相同，但“質(zhì)量”相同九、赫姆霍茲自由能和吉布斯自由能： 1.赫姆霍茲自由能：s-QTsur0 若系統(tǒng)的初始與終了的溫度與環(huán)境的溫度相等，則有：-W=-U-TS 定義 ： AU-Ts（在等溫過程中，一個(gè)封閉系統(tǒng)所能做的最大功等于其赫姆霍茲自由能的減少）若系統(tǒng)在等溫、等容且無其它功的情況下，A0“=” ，可逆，平衡AT,wf=00 “” , 不可逆 ，自發(fā) 在等溫等壓的條件下，一個(gè)封閉系統(tǒng)所能做的最大非膨脹功等于