高二物理競賽可逆與不可逆過程 卡諾定理 課件

一、可逆過程和不可逆過程可逆過程：反向進行并返回到原狀態(tài)，且系統(tǒng)和外界都不發(fā)生變化的過程1.自然現(xiàn)象的不可逆性落葉永離，覆水難收生米煮成熟飯逝者如斯可逆與不可逆過程卡諾定理八寶山——不可逆！出生童年少年青年中年老年甲乙組成復合機：——違反熱力學第二定律若則T2T1不可能即有從高溫熱源吸熱全部用來對外作功T2T1

同理：若使甲、乙反向運行，可證有定理2：工作在相同高低溫熱源間的所有不可逆熱機的效率不可能高于可逆熱機或即在熵基礎上進一步建立第二定律的數(shù)學表達式，以便運用數(shù)學工具來分析和判斷可逆與不可逆過程。為了能引入態(tài)函數(shù)熵，要分三步走:(1)建立卡諾定理(主要內容);(2)建立克勞修斯等式及不等式；(3)引入熵并建立熵增加原理。

一、熵1.熱溫熵對卡諾熱機，若Q2為代數(shù)值而不是絕對值熵：描述系統(tǒng)中大量分子運動不規(guī)則(無序)程度的物理量則Q/T——熱溫熵

上述結果可推廣到任意可逆循環(huán)(1)近似為許多微小的卡諾循環(huán)組成有(2)循環(huán)數(shù)趨于無窮多則——克勞修斯等式即任一可逆循環(huán)過程熱溫熵之和為零鋸齒型曲線原可逆循環(huán)曲線過程？狀態(tài)？設系統(tǒng)經一可逆循環(huán)1a2b12.熵過程可逆即與過程無關，只取決于初末態(tài)

——態(tài)函數(shù)：熵對于一個微小的可逆過程或——熱力學基本關系式（1）熵變的計算：積分路徑必須是連接始末狀態(tài)的任一可逆過程如1→2是不可逆過程，可在1→2間想象一可逆過程，再計算討論：(2)熵是態(tài)函數(shù)。系統(tǒng)狀態(tài)參量確定了，熵也就確定了(3)若把某一初態(tài)定為參考態(tài)，則任一狀態(tài)的熵可表示為它無法說明熵的微觀意義，這是熱力學這種宏觀描述方法的局限性所決定的。(4)雖然“熵”的概念比較抽象，很難一次懂得很透徹，但隨著科學發(fā)展和人們認識的不斷深入，人們已越來越深刻地認識到它的重要性不亞于“能量”，甚至超過“能量”。[例]1mol理想氣體由初態(tài)1(T1,V1)經某一過程到達末態(tài)2(T2,V2)，求熵變。設CV,m為常量。解：等體：溫過程和一可逆等溫膨脹過程(如圖)設計一可逆等體升等溫：1到2過程

幾種典型不可逆絕熱過程是:(1)自由膨脹過程(違背力學平衡條件);(2)熱傳導過程(違背熱學平衡條件);(3)電阻發(fā)熱過程(耗散過程).

在絕熱條件下這三類過程的總熵變都是增加的.

l

同樣可發(fā)現(xiàn)，在絕熱擴散過程及很多絕熱的化學反應過程中的總熵也是增加的。

大量實驗事實表明，一切不可逆絕熱過程中的熵總是增加的?？赡娼^熱過程中的熵是不變的。熵增加原理由卡諾定理有即對任意不可逆循環(huán)有——克勞修斯不等式1.不可逆循環(huán)

非循環(huán)的不可逆過程

不可逆設系統(tǒng)由

1經任一不可逆過程