高二物理 熵和熵增加原理 競(jìng)賽課件

熵和熵增加原理熵和熵增加原理引言：熱力學(xué)第二定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式有沒(méi)有？是什么？1、熵的存在由循環(huán)效率公式和卡諾定理直接以表示，則

工作在雙熱源之間的可逆循環(huán)中，系統(tǒng)經(jīng)歷一個(gè)循環(huán)后，其熱溫比的總和為零。不可逆循環(huán)的熱溫比之和小于零?？赡孢^(guò)程推廣：任一可逆循環(huán)（視為若干卡諾循環(huán)組成）

循環(huán)經(jīng)歷任意可逆循環(huán)過(guò)程一周后，其熱溫比積分為零。不可逆循環(huán)的熱溫比之和小于零。則有當(dāng)時(shí)，寫(xiě)成對(duì)于任意循環(huán)過(guò)程克勞修斯不等式可逆寫(xiě)成若取圖示的可逆循環(huán)，即對(duì)任一分過(guò)程AC1B，或BC2A都是可逆的這一結(jié)果表明：

與過(guò)程無(wú)關(guān)，只依賴于始末狀態(tài)，即系統(tǒng)確實(shí)存在著一個(gè)狀態(tài)函數(shù)—熵2、熵的定義（可逆過(guò)程）或（單位）3、關(guān)于熵概念的幾點(diǎn)說(shuō)明（1）表示任一熱力學(xué)過(guò)程中，系統(tǒng)從初態(tài)到末態(tài)，系統(tǒng)熵的增量等于從初態(tài)到末態(tài)之間任一可逆過(guò)程熱溫比的積分

請(qǐng)注意從“任一熱力學(xué)過(guò)程”“任一可逆過(guò)程”的用詞。這是因?yàn)殪厥菭顟B(tài)函數(shù)，系統(tǒng)平衡態(tài)確定后，熵也就確定，與過(guò)程無(wú)關(guān)（2）熵值具有相對(duì)性（常選某一參考狀態(tài)的熵值為零）（4）如果系統(tǒng)由幾部分組成，可計(jì)算各部分熵變之和即是系統(tǒng)的熵變。4、熵增加原理—熱力學(xué)第二定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式（3）系統(tǒng)狀態(tài)變化時(shí)的熵變，只有在可逆過(guò)程中才在數(shù)值上等于熱溫比的積分，因此計(jì)算時(shí)必須根據(jù)具體情況設(shè)計(jì)從初態(tài)到末態(tài)的可逆過(guò)程原理：孤立系統(tǒng)中的可逆過(guò)程，其熵不變，孤立系統(tǒng)中的不可逆過(guò)程，其熵增加說(shuō)明①孤立系統(tǒng)中不可逆過(guò)程總是朝熵增加方向進(jìn)行直到最大值②熵增加原理反映了過(guò)程進(jìn)行的方向性，是熱力學(xué)第二定律的另一種敘述形式即（等號(hào)為可逆過(guò)程）③熵的統(tǒng)計(jì)意義即(熵是系統(tǒng)無(wú)序程度的標(biāo)志)【例】質(zhì)量為M，摩爾質(zhì)量為μ的理想氣體，從初態(tài)1（p1,V1,T1）經(jīng)任意熱力學(xué)過(guò)程到末態(tài)2（p2,V2,T2），求該理想氣體的熵變？[摩爾數(shù)為M/μ，以1mol為例]解：計(jì)算1mol氣體（T1V1）（T2V1）可逆等體升溫

S1（T2V1）（T2V2）可逆等溫膨脹

S2方法一：AB（T1V1）（T1V2）可逆等溫膨脹

S1（T1V2）（T2V2）可逆等體升溫

S2方法二：AB方法三：根據(jù)熱力學(xué)第一定律，選擇任意的可逆過(guò)程而不是哪一個(gè)具體的過(guò)程來(lái)計(jì)算熵變。從本例中不難發(fā)現(xiàn)，在理想氣體的可逆過(guò)程中，熵變結(jié)果不受所選路徑的影響，因而不需要具體路徑就可求解。

M/μ摩爾的熵變例3、氣體的絕熱自由膨脹則系統(tǒng)熵不變？所以，這是絕熱過(guò)程錯(cuò)誤原因是：這是一個(gè)不可逆的絕熱過(guò)程，則按熵增原理，其熵變大于零。解：在這一過(guò)程中，氣體對(duì)外不作功，絕熱而沒(méi)有熱量傳遞，因此氣體自由膨脹內(nèi)能不變，氣體保持恒定溫度

為此要設(shè)計(jì)一個(gè)可逆過(guò)程才能應(yīng)用上式計(jì)算，設(shè)1mol氣體的體積，壓強(qiáng)，溫度，因此可以設(shè)計(jì)一個(gè)可逆的等溫膨脹過(guò)程連接初始和末了狀態(tài)，則有有關(guān)熵的幾個(gè)問(wèn)題補(bǔ)充：1、熵的意義（宏觀和微觀）（1）大量分子熱運(yùn)動(dòng)的無(wú)序性的量度（微觀）（2）能量不可利用度的量度（宏觀）（系統(tǒng)內(nèi)能的退化和貶值）2、