PPT《热力学第一定律指出了能量的守恒和转化以及在转化过程中各...》

热力学第一定律指出了能量的守恒和转化以及在转化过程中各种能量具有相应的当量关系,但它不能指出变化的方向和变化进行的限度.

违反热力学第一定律的过程肯定不能实现,不违反热力学第一定律的过程是否一定能实现?

第三章 热力学第二定律 由两个等温可逆过程和两个绝热可逆过程组成的、以理想气体为工作介质的理想循环. 1. 定义: §3.1 卡诺循环 法国物理学家卡诺(NicolasLeonard SadiCarnot,1796-1823)生于巴黎. (1) 等温可逆膨胀 U = f(T) ?U =

0 Q1 = -W1 = nRT1ln(V2/V1) = nRT1ln(P1/P2) (2) 绝热可逆膨胀 Q=

0 W2 = ?U2 =∫nCv,m dT (3) 等温可逆压缩 Q3 = -W3 = nRT2ln(V4/V3) = nRT2ln(P3/P4) (4) 绝热可逆压缩 W4 = ?U4=∫nCv,m dT 经一循环后,体系回到原来状态 ?U =0, Q = -W Q = ?Qi = Q1+ Q2 = nRT1ln(V2/V1) + nRT2ln(V4/V3) 将绝热可逆过程方程代入,整理 (V2/V3)1-r =T2/T1 (V4/V1)1-r =T2/T1 得:Q = -W = nR(T1 C T2)ln(V2/V1) (1) 定义:? = - W/Q1 2. 热机效率 ? = - W/Q1 Q = -W = nR(T1 C T2)ln(V2/V1) Q1 = nRT1ln(V2/V1) 所以 ? = -W/Q1 = (T1-T2)/T1 C. 可逆循环 B. ? = -W/Q1 = (T1-T2)/T1 0,可能发生 =

0 可逆 <

0,不可能发生 自发变化过程的净推动力 = -dB(体系) = 推动力 - 反抗力 - dB(环境) 自发变化是热力学的不可逆过程 .这个结论是经验的总结,也是热力学第二定律基础. dB(体) + dB(环) { <

0,可能发生 =

0 可逆 >

0,不可能发生 因 (体系+环境)作为一个整体构成隔离体系,所以上式为隔离体系作功能力变化判据.B(隔)判据 -净推动力 = dB(体系) + dB(环境) 只有那些体系与环境总的作功能力减少的过 程,才具有净推动力,因而是可能进行的过程. 2)总的作功能力减少无限小的过程,是可逆过 程. 3) 总的作功能力增加的过程,是不可能自动 发生的过程. B(隔)判据是一切热力学过程的共同判据.此判据表明: 如:气体真空膨胀是一个自发过程. W Q 不可能自动发生的过程并不意味着它们根本不可能倒转,借助于外力可以使一个自动变化发生后再逆向返回原态. 热由高温物体流入低温物体,最后温度均衡.要想使它们恢复原状,必须设想能从某一物体吸热降温,将所吸的热量完全转化为功,然后把这些功再转变成热量. W Q 可逆过程(特点)是以无限小的变化进行的,可理解为是一连串非常接近平衡的状态所构成.从这个意义上讲,在有限的时间、空间内,可逆过程即为平衡过程. 3.自发过程进行的限度―平衡态 自发变化是否可逆的问题,或是否可以使体系和环境都完全复原而不留下任何影响的问题,都可以转换为能否 从单一热源吸热,全部转化为功,而不引起其他变化 的问题. 英国物理学家开尔文(Lord Kelvin,1824-1907), 在1849年,开尔文终于弄到一本他盼望已久的卡诺著作.1851年开尔文从热功转换的角度提出了热力学第二定律的一种说法,不可能从单一热源取热,使之完全变为有用功而不产生其他影响;

或不可能用无生命的机器把物质的任何部分冷至比周围最低温度还低,从而获得机械功. 德国物理学家克劳修斯(Rudolph Julius Emmanuel Clausius,1822-1888), 1850年克劳修斯从热量传递的方向性角度提出了热力学第二定律的表述:热量不可能自发地、不花任何代价地从低温物体传向高温物体,他还首先提出了熵的概念. 威廉?奥斯特瓦尔德 (Wilhelm Ostwald,1853年生于俄国拉脱维亚首府里加,1932年卒于德国莱比锡) 是一位伟大的化学家(1909年诺贝尔化学奖的获得者)、哲学家、科学史家、心理学家、艺术家、语言学家、作家,也是一位颇受欢迎的教师和精力充沛的编辑,还是一位影响巨大的宣传者、组织者、改革家和社会活动家.