自發(fā)過程的性質(zhì)

電/廠/熱/能/動(dòng)/力/裝/置/專/業(yè)/教/學(xué)/資/源/庫自發(fā)過程的性質(zhì)熱工基礎(chǔ)杜雅琴鄭州電力高等?？茖W(xué)校熱力學(xué)第一定律只從能量守恒的角度，確定了能量轉(zhuǎn)換時(shí)的數(shù)量關(guān)系。沒有涉及熱力過程進(jìn)行的方向和深度，沒有涉及能的質(zhì)量，即能的品位的問題。

優(yōu)點(diǎn)：

缺點(diǎn)：

熱力學(xué)第二定律有自發(fā)過程引出，然后探討熱力學(xué)第二定律的實(shí)質(zhì)、表述及數(shù)學(xué)表達(dá)式。熱力學(xué)第二定律

一切熱力過程除要遵循能量數(shù)量守恒外，還要遵循過程進(jìn)行的方向、條件和限度的客觀規(guī)律。特點(diǎn)自發(fā)過程的方向性01自發(fā)過程的性質(zhì)02目

錄Content自發(fā)過程的方向性01電/廠/熱/能/動(dòng)/力/裝/置/專/業(yè)/教/學(xué)/資/源/庫熱力學(xué)第一定律確定了各種能量傳遞和轉(zhuǎn)換時(shí)不會(huì)引起總能量的改變。創(chuàng)造能量（第一類永動(dòng)機(jī)）不可能，消滅能量也辦不到。能量不生不滅，只能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，或從一物體轉(zhuǎn)移到另一物體,自然界中一切過程都必須遵守?zé)崃W(xué)第一定律。

大量的事實(shí)告訴我們，這是不一定的。我們以自發(fā)過程來分析，所謂自發(fā)過程是指不需要外界幫助能自動(dòng)發(fā)生的過程。

然而，是否任何不違反熱力學(xué)第一定律的過程都是可以實(shí)現(xiàn)的呢？熱量傳遞的方向性熱可以自發(fā)地從高溫物體傳到低溫物體，低溫物體得到的熱量等于高溫物體失去的熱量，這完全遵守?zé)崃W(xué)第一定律。QQw制冷機(jī)低溫物體把從高溫物體得到的熱量傳回給高溫物體，這樣的過程也并不違反熱力學(xué)第一定律。要使熱量由低溫物體傳遞到高溫物體，就要消耗功（功變熱）才能實(shí)現(xiàn)。q1wq2T1T2vp12abcd-|w|逆向循環(huán)要使q2的熱量由低溫?zé)嵩磦飨蚋邷責(zé)嵩矗袎嚎s機(jī)消耗機(jī)械能w，使w變?yōu)闊崮芎蛁2一起傳向高溫?zé)嵩础９蕅1=q2+w。機(jī)械能和熱能轉(zhuǎn)換的方向性只要存在摩擦，機(jī)械能可以自發(fā)地全部轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮軣崮茏儥C(jī)械能，也不能自動(dòng)進(jìn)行，要讓熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，必需以部分熱量從高溫傳遞到低溫為條件。熱力發(fā)電廠就是這個(gè)非自發(fā)過程的實(shí)例機(jī)械能和熱能轉(zhuǎn)換的方向性q1wq2T1T2vp12abcd-|w|正向循環(huán)工質(zhì)從高溫?zé)嵩次樟藂1的熱量要使其轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，實(shí)施過程中只有w部分的熱能在熱機(jī)中轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，伴隨著轉(zhuǎn)換q1中的q2部分的熱能則由高溫?zé)嵩磦飨虻蜏責(zé)嵩?。氣體膨脹與壓縮的方向性氣體可以自發(fā)地膨脹，由高壓到低壓壓縮機(jī)W由低壓到高壓的壓縮氣體必需以耗功（功變熱）為條件。真空轉(zhuǎn)動(dòng)的飛輪可以自發(fā)地靜止下來，飛輪具有的動(dòng)能由于飛輪軸和軸承之間的摩擦以及飛輪表面和空氣的摩擦，變成熱能耗散到大氣中，飛輪失去的動(dòng)能等于周圍空氣獲得的能量，這完全遵守?zé)崃W(xué)第一定律。轉(zhuǎn)動(dòng)的飛輪自發(fā)過程的案例

經(jīng)驗(yàn)告訴我們這也是不可能的，盡管這樣的過程并不違反熱力學(xué)第一定律。

反過來，周圍空氣是否可以自發(fā)地將原先獲得的熱能變成動(dòng)能，還給飛輪使飛輪重新轉(zhuǎn)動(dòng)起來呢？裝有高壓氧氣的氧氣瓶只會(huì)向壓力較低的大氣中漏氣，而大氣中的氧氣卻不會(huì)自動(dòng)向高壓氧氣瓶中充氣。高壓氧氣的氧氣瓶自發(fā)過程的案例氣體總是自發(fā)的膨脹等等。熱能總是自發(fā)的從高溫物體傳向低溫物體；機(jī)械能總是自發(fā)的轉(zhuǎn)變成熱能；過程總是自發(fā)的朝著一定的方向進(jìn)行：這些過程的共同特點(diǎn)：正向過程（稱為自發(fā)過程）很易于自發(fā)地進(jìn)行,但是反向過程（稱為非自發(fā)過程）卻永遠(yuǎn)不可能自發(fā)地恢復(fù)到原來的狀態(tài)。這里并不是說這些非自發(fā)過程根本無法實(shí)現(xiàn)，而只是說，如果沒有外界付出代價(jià)，它們是不能進(jìn)行的。例如，在熱機(jī)中可以使一部分高溫?zé)崮苻D(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，但是這個(gè)非自發(fā)過程的實(shí)現(xiàn)是以另一部分高溫?zé)崮苻D(zhuǎn)移到低溫物體作為代價(jià)的。在壓氣機(jī)中氣體被壓縮，這一非自發(fā)過程的進(jìn)行是以消耗一定的機(jī)械能（這部分機(jī)械能變成了熱能）作為代價(jià)的。一個(gè)非自發(fā)過程的進(jìn)行，必須有另一個(gè)自發(fā)過程來推動(dòng)，或者說必須以另外的自發(fā)過程的進(jìn)行作為代價(jià)、作為補(bǔ)償條件。自發(fā)過程的性質(zhì)02電/廠/熱/能/動(dòng)/力/裝/置/專/業(yè)/教/學(xué)/資/源/庫自發(fā)過程都只能向著與熱力系外界趨于平衡的方向進(jìn)行。非自發(fā)過程的進(jìn)行都必須以補(bǔ)償過程的發(fā)生為條件。自發(fā)過程的性質(zhì)自發(fā)過程均具有方向性01熱力系統(tǒng)經(jīng)過一個(gè)自發(fā)過程后，若要使其反向進(jìn)行回復(fù)到初始狀態(tài)，則必須提供補(bǔ)償條件，這樣在外界必將留下不可逆復(fù)的變化。自發(fā)過程均是不可逆過程02自發(fā)過程的性質(zhì)各種不可逆因素不是彼此獨(dú)立無關(guān)的，而都是相互關(guān)聯(lián)的。非自發(fā)過程的發(fā)生總是以另一個(gè)自發(fā)過程為補(bǔ)償。各種不可逆過程具有等效性03自發(fā)過程的性質(zhì)因此一切不可逆過程都可以相互代替，這正說明了一切不可逆過程在本質(zhì)上是一樣的，等效的。熱力學(xué)分析中涉及的不可逆過程按照不可逆因素分為兩種類型:引起不可逆過程的因素分析04自發(fā)過程的性質(zhì)另一種是過程中存在耗散損失。當(dāng)熱力過程既無非平衡損失又無耗散損失則就是可逆過程。一種是過程中存在不平衡勢差而引起的非平衡損。課堂思考盡管非自發(fā)過程也與自發(fā)過程一樣，并不違背熱力學(xué)第一定律，那么為什么卻不能自發(fā)地進(jìn)行呢？這是因?yàn)樗鼈兂臒?/p>