文档介绍：第6章热力学第二定律、熵任何实际的热力学过程都必须满足热力学第一定律(能量守恒)。但并不是所有满足能量守恒的过程都是可以自发实现的。热力学第二定律是关于自然宏观过程进行方向的规律,是物质分子的运动从有序向无序发展的必然结果。它可以用熵的概念加以解释。熵是系统内分子运动无序性的量度,实际的宏观自发过程总是沿着熵增加(有序→无序)的方向进行的(熵增加原理)。1、热力学第二定律;2、可逆过程和不可逆过程;3、卡诺循环和卡诺定理;4、熵的定义、计算和熵增加原理;5、热力学第二定律的统计意义。§6-1热力学第二定律由热力学第一定律可知:功和热是可以相互转化的,但这种转化不是直接的,而是必须通过热力学系统(工作物质)的循环过程才可以实现。如:瓦特的蒸汽机(热机)就是将热量转化为功的装置,其工作物质为水蒸气。热力学第二定律热力学第二定律指出:并不是所有满足热力学第一定律(能量守恒)的宏观过程都是可以实现的。又如:热机从高温热库吸收的热量,只有部分用来对外作功,另一部分则向低温热库放出。即:将热全部转化为功的热机(η=100 % 的热机)是不可能实现的。如焦耳的功—热转换实验:通过摩擦使功变热的过程是不可逆的。热力学第二定律的开尔文表述:不可能只从单一热库吸热,使之完全变为有用的功,而不产生其它影响。工作在高温恒温热库和低温恒温热库间的卡诺热机的效率是最高的(见第3节),其效率可表示为:hchchTT1QQ1QW??????由于T=0的绝对零度不可能达到,所以由开尔文表述可见效率η=100 %的热机(第二类永动机)不可能实现。热力学第二定律的克劳修斯表述:热量不可能自动地从低温物体传向高温物体而不产生其它影响。又如:致冷机可以将热量由低温物体传向高温物体,但同时外界必须对系统作功,即产生了“其它影响”。例如:热传导问题—热量由高温物体自动传向低温物体的过程是不可逆的。§6-2热现象过程的不可逆性对外界产生影响状态A状态B12消除原过程对外界的一切影响一系统从A 态出发,经过程1到达B态。若存在另一过程2,使系统由B 回到A,同时消除原过程对外界产生的一切影响,则过程1 称为可逆过程,否则过程1为不可逆过程。一切与热现象有关的宏观实际过程都是不可逆的。不可逆过程的几个例子:①功—热转换的不可逆性(焦耳实验):重物自动下落,使叶片在水中转动,和水相互摩擦使水温上升的过程可以自发地进行,即功(机械能)可以自动地转变为热(热能)。而与此相反的过程,即水温自动下降,产生水流带动叶片转动,使重物上升的过程,即热自动地转变为功的过程尽管不违反能量守恒定律,但却是不可能发生的。通过摩擦使功变热的过程是不可逆的。②热传导过程的不可逆性:两个温度不同的物体互相热接触(两者处于非平衡态),则有热量自动地从高温物体传向低温物体,最终使两者温度相同而达到平衡态。而与此相反的过程,即热量自动地由低温物体传给高温物体,使两者的温度差越来越大的过程尽管不违反能量守恒定律,但却是不可能发生的。热量由高温物体传向低温物体的过程是不可逆的。Q高温物体低温物体③气体绝热自由膨胀的不可逆性:绝热容器左侧充满气体,当中间隔板抽去瞬间,两侧气体处于非平衡态。此后气体将自动地膨胀并充满整个容器,最后达到平衡态。气体向真空的绝热自由膨胀过程是不可逆的。而与此相反的过程,即所有气体分子自动地收缩到容器的左侧,而右侧为真空的过程是不可能自动实现的。真空