物理熱力學(xué)第二定律熵

物理熱力學(xué)第二定律熵第一頁，共十六頁，編輯于2023年，星期日

二可逆過程與不可逆過程

一個(gè)過程，如果每一步都可以在相反的方向進(jìn)行而不引起外界的任何其他變化，該過程為可逆過程?？赡孢^程：不可逆過程：用任何其他方法都不能使系統(tǒng)和外界復(fù)原的過程。可逆過程形成的條件：準(zhǔn)靜態(tài)，無摩擦。第二頁，共十六頁，編輯于2023年，星期日22.2熱力學(xué)第二定律卡諾定理（1）開爾文表述：不可能從單一熱源吸取熱量，使之完全變?yōu)橛杏霉Χ划a(chǎn)生其他影響。（2）克勞修斯表述：熱量不可能自動(dòng)從低溫物體傳到高溫物體。不可逆性的相互依存各種自然的宏觀過程都是不可逆的，而且它們的不可逆性又是相互依存的.（下面可以證明）一種實(shí)際宏觀過程的不可逆性消失了，其它實(shí)際宏觀過程的不可逆性也消失了.即：*一、熱力學(xué)第二定律兩種表述：第三頁，共十六頁，編輯于2023年，星期日二、熱力學(xué)第二定律兩種表述的等效性Q1-Q2T1Q2Q1A=Q1-Q2Q2Q2T2T1Q2Q1Q1+Q2A=Q1Q2T2否定克勞修斯表述必然否定開爾文表述否定開爾文表述必然否定克勞修斯表述第四頁，共十六頁，編輯于2023年，星期日三、卡諾定理（1）工作在兩個(gè)恒溫?zé)嵩粗g的任意工作物質(zhì)的可逆機(jī)的效率都相同。（2）工作在兩個(gè)恒溫?zé)嵩粗g的一切不可逆熱機(jī)的效率都不可能大于可逆熱機(jī)的效率。第五頁，共十六頁，編輯于2023年，星期日22.3克勞修斯熵（熱力學(xué)熵）熵增加原理對(duì)可逆卡諾循環(huán)均用Q表示系統(tǒng)從外界吸熱，則Q2(放熱）表示為-Q2（負(fù)吸熱）所以一克勞修斯熵（熱力學(xué)熵）第六頁，共十六頁，編輯于2023年，星期日對(duì)任一可逆循環(huán)，可以看作由無數(shù)個(gè)很小的卡諾循環(huán)組成。則有則（R1)(R2)只與初末狀態(tài)有關(guān)，而與過程無關(guān)。引入態(tài)函數(shù)S圖pV0ABR1R2(可逆）（可逆）對(duì)于微小可逆循環(huán)對(duì)不可逆循環(huán)，由卡諾定理：得Q為吸熱第七頁，共十六頁，編輯于2023年，星期日對(duì)任意不可逆循環(huán)設(shè)不可逆循環(huán)ABBAR1為不可逆過程R2為可逆過程則(R1)(R2)(R1)(R2)（不可逆）（可逆）（不可逆）（可逆）所以(R1）(R2)（不可逆）（可逆）（不可逆）總之，及等號(hào)適用于可逆過程不等號(hào)適用于不可逆過程克勞修斯不等式pV0ABR1R2(不可逆）（可逆）對(duì)孤立系統(tǒng)：熵增加原理第八頁，共十六頁，編輯于2023年，星期日結(jié)論：（任意系統(tǒng)可逆過程）對(duì)于孤立系統(tǒng)、可逆過程：對(duì)于孤立系統(tǒng)、一切過程：對(duì)于孤立系統(tǒng)、自發(fā)過程：任意系統(tǒng)、可逆過程：由熱力學(xué)第一定律熱力學(xué)基本方程熵增加原理第九頁，共十六頁，編輯于2023年，星期日二熵增加原理對(duì)于孤立系統(tǒng)、自發(fā)過程熱力學(xué)第二定律數(shù)學(xué)表達(dá)式孤立系自發(fā)過程的方向總是沿著熵增加的方向進(jìn)行.利用態(tài)函數(shù)熵的變化，可以判斷自發(fā)過程的方向。自然界中一切宏觀自發(fā)過程都是不可逆的，因而SB-SA>0SB>SA

即末態(tài)熵大，說明過程向熵大方向自動(dòng)進(jìn)行。第十頁，共十六頁，編輯于2023年，星期日三熵變計(jì)算對(duì)不可逆過程的熵變，可以在初末態(tài)之間設(shè)計(jì)一個(gè)可逆過程，利用熵為態(tài)函數(shù)，與過程無關(guān),通過計(jì)算可逆過程熵變得到不可逆過程的熵變.克勞修斯熵（熱力學(xué)熵）只適用于平衡態(tài)熵變計(jì)算一般采用克勞修斯熵（熱力學(xué)熵）（注意：只適用于可逆過程）*第十一頁，共十六頁，編輯于2023年，星期日p0V0V0例：氣體絕熱自由膨脹設(shè)計(jì)一個(gè)可逆過程等溫膨脹等溫膨脹內(nèi)能不變對(duì)外做功吸熱Q>0p0V0V0兩過程初末狀態(tài)相同例：（絕熱不做功內(nèi)能不變溫度不變）熱傳導(dǎo)(孤立系統(tǒng)）AB孤立系統(tǒng)總熵變第十二頁，共十六頁，編輯于2023年，星期日例：焦耳實(shí)驗(yàn)(熱功轉(zhuǎn)換)已知:水的質(zhì)量m,比熱容c,溫度由T1升到T2求:此過程水的熵變解:設(shè)計(jì)一個(gè)等壓(或等體)升溫過程第十三頁，共十六頁，編輯于2023年，星期日例：焦耳實(shí)驗(yàn)(熱功轉(zhuǎn)換)重物下落dh,水溫上升dT吸收熱量所能做的最大功前面已得由能量守恒退降能量第十四頁，共十六頁，編輯于2023年，星期日四熵的宏觀意義：能量退降不可逆過程在能量的利用上的后果，總是使一定的能量從能做‘宏觀功’的形式變?yōu)椴荒茏觥暧^功’的形式，這部分能量成了‘退降的’能量。由于這部分‘退降的’能量與不可逆過程中的熵增加量成正比，所以說：熵的增加是能量退降的量度。第十五頁，共十六頁，編輯于2023年，星期日T1T0A1