文档介绍：不可能把热从低温物体传到高温物体,而不引起其它变化
物理化学电子教案—第二章
2017/11/12
第二章热力学第二定律
自发变化的共同特征
热力学第二定律
卡诺循环与卡诺定理
熵的概念
克劳修斯不等式与熵增加原理
熵变的计算
热力学第二定律的本质和熵的统计意义
亥姆霍兹自由能和吉布斯自由能
2017/11/12
第二章热力学第二定律
变化的方向和平衡条件
G的计算示例
几个热力学函数间的关系
克拉贝龙方程
热力学第三定律与规定熵
2017/11/12
问题的提出
热力学第一定律主要解决能量转化及在转化过程中各种能量
具有的当量关系,但热力学第一定律无法确定过程的方向和
平衡点,这是被历史经验所证实的结论。
十九世纪,汤姆荪(Thomsom)和贝塞罗特(Berthlot)
就曾经企图用△H的符号作为化学反应方向的判据。他们认
为自发化学反应的方向总是与放热的方向一致,而吸热反应
是不能自动进行的。虽然这能符合一部分反应,但后来人们
发现有不少吸热反应也能自动进行,如众所周知的水煤气反
应就是一例。这就宣告了
结此论的失败。可见,要判断化学反应的方向,必须另外寻
找新的判据。
2017/11/12
自发变化的共同特征
自发变化在一定条件下,某种变化有自动发生的趋势,一旦发生就无需借助外力,可以自动进行,这种变化称为自发变化。
其特征在于过程中无须外力干预即能自动进行。
自发变化的共同特征—不可逆性(即一去不复还) 任何自发变化的逆过程是不能自动进行的。例如:
(1) 水往低处流;(有势差存在)
(2) 气体向真空膨胀;(有压力差存在)
(3) 热量从高温物体传入低温物体;(有温差存在)
(4) 浓度不等的溶液混合均匀;(存在着浓差)
(5) 锌片与硫酸铜的置换反应等,(存在着化学势差)
它们的逆过程都不能自动进行。当借助外力,体系恢复原状后,会给环境留下不可磨灭的影响。(后果不可消除)
2017/11/12
热力学第二定律(The Second LawofThermodynamics)
自然界正在发生的过程是成千上万的,我们总不能就事论事
地对每个过程都去分析其特点,而热力学第二定律的几种说
法就是在总结众多自发过程的特点之后提出来的。
后果不可消除原理
它是自发过程不可逆性的一种较为形象的描述,其内容是:
任意挑选一自发过程,指明它所产生的后果不论用什么方法
都不能令其消除,即不能使得发生变化的体系和环境在不留
下任何痕迹的情况下恢复原状。
2017/11/12
热力学第二定律(The Second Law of Thermodynamics)
克劳修斯(Clausius)的说法:“不可能把热从低温物体传到高温物体,而不引起其它变化。”
开尔文(Kelvin)的说法:“不可能从单一热源取出热使之完全变为功,而不发生其它的变化。”后来被奥斯特瓦德(Ostward)表述为:“第二类永动机是不可能造成的”。
第二类永动机:是一种热机,它只是从单一热源吸热使之完全变为功而不留下任何影响。
2017/11/12
热力学第二定律(The Second Law oThermodynamics)
说明:,若克氏说法不成立,
则开氏说法也一定不成立;
,切不可断章取义。如不能
误解为热不能转变为功,因为热机就是一种把热转变为
功的装置;也不能认为热不能完全转变为功,因为在状
态发生变化时,热是可以完全转变为功的(如理想气体
恒温膨胀即是一例)
,但它的本
本质却与第一类永动机没什么区别。
2017/11/12
卡诺循环与卡诺定理
卡诺循环
热机效率
冷冻系数
卡诺定理
2017/11/12
卡诺循环(Carnot cycle)
1824 年, (1796~1832)设计了一个循环,以理想气体为工作物质,从高温热源吸收的热量,一部分通过理想热机用来对外做功W,另一部分的热量放给低温热源。这种循环称为卡诺循环。
2017/11/12