文档介绍:第二章 热力学第二定律
The Second Law of Thermodynamics
热第
力二
学定
律
卡
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理
熵
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算
热第
力三
学定
律
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能
热
力
学
关
系
式
热力
学关
系式
的
应用
G
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算<br****br/>题
课
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编辑课件
本章作业:
思考题:
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编辑课件
§ 热力学第二定律
自然界中的变化过程是否有方向、限度?决定因素是什么?
如: 方向 限度 决定因素
热: 高温低温 温度均匀 温度
电流:高电势低电势 电势相同 电势
气体:高压低压 压力相同 压力
钟摆:动能热 静止 热功转化
结论:自然界中的一切变化都有一定的方向和限度,且是自动发生的,称为“自发过程” Spontaneous process 。
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一、自发过程的共同特征
1.理想气体自由膨胀: Q=W=U=H=0, V>0
要使系统恢复原状,可经定温压缩过程
( )T U=0, H=0, Q = W,
自发过程的方向性归结为热功转换的方向性。
结果环境失去功W,得到热Q ,环境是否能恢复原状 QW ?
2.热由高温物体传向低温物体:
冷冻机做功后,系统恢复原状,…
3.化学反应: Cd(s)+PbCl2(aq)=CdCl2(aq)+Pb(s)
电解使反应逆向进行,系统恢复原状,…
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结论:
要使环境也恢复原状,必须热全部变为功而不留下任何永久性变化。
人类经验总结: “功可以自发地全部变为热,但热不可能全部变为功,而不留任何其它变化”。所以自发过程都是不可逆过程。
热力学第二定律的实质是 “一切自发过程都是不可逆过程”
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二、热力学第二定律的经典表述
Kelvin & Plank:
“不可能造成这样一种机器,这种机器能够循环不断地工作,它仅仅从单一热源吸热变为功而没有任何其它变化。”
“第二类永动机是不可能造成的。”
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强调说明:
1.所谓第二类永动机,它是符合能量守恒原理的,即从第一定律的角度看,它是存在的,它的不存在是失败教训的总结。
2.关于“不能从单一热源吸热变为功,而没有任何其它变化”这句话必须完整理解,否则就不符合事实。例如理想气体定温膨胀U=0, Q=-W,就是从环境中吸热全部变为功,但体积变大了,留下了其它变化。
3.“第二类永动机不可能造成”可用来判断过程的方向。
热力学第二定律的提出是起源于热功转化的研究,寻找相应的热力学函数需从进一步分析热功转化入手
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热第
力二
学定
律
卡
诺
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力三
学定
律
自
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热力
学关
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应用
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计
算<br****br/>题
课
§ 卡诺循环和卡诺定理Carnot Cycle and Carnot Theorem
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本节课的知识要点
1. Carnot循环
2. Carnot 定理
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上一节课知识要点
Clausius 的说法:
Kelvin 的说法:
“不可能把热从低温物体传到高温物体,而不引起其他变化。”
“不可能从单一热源取出热使之完全变为功,而不发生其他的变化。”
自发变化的共同特征:不可逆性 任何自发变化的逆过程都是不能自动进行的。
热力学第二定律的经典表述
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