文档介绍：热力学第二定律热力学第二定律将告诉我们将告诉我们, ,过程的进行是有方向性的, 过程的进行是有方向性的, 满足能量守恒的过程不一定都能进行。满足能量守恒的过程不一定都能进行。§ § 热力学第二定律热力学第二定律( The second law of thermodynamics ) 热力学第一定律热力学第一定律一切热力学过程都应该满足能量守恒。一切热力学过程都应该满足能量守恒。问题:满足能量守恒的过程都能进行吗问题:满足能量守恒的过程都能进行吗? ? m唯一效果是热全部变成功的过程是不可能的 1、功热转换过程具有方向性§ § 自然过程的方向自然过程的方向* *通过摩擦而使功变热的过程是不可逆的。热不能自动转化为功; 自然界的一切实际热力学过程都是按一定方向进行的,反方向的逆过程不可能自动地进行一、自然过程具有方向性热量由高温物体传向低温物体的过程是不可逆的; 热量不能自动地(对系统或环境不产生任何影响) 由低温物体传向高温物体二、热传导( Heat conduction ) AB T 1T 2>AB T 1T 2= 非等温热传导过程气体向真空中绝热自由膨胀的过程是不可逆的。充满容器的气体不能自动地收缩而只占原体积的一部分。真空三、气体的绝热自由膨胀( Free expansion ) 一切与热现象有关的实际宏观过程都具有方向性或者说都是不可逆的结论 2、不可逆过程不是相反过程不能进行,关键是不能自发地进行。 3、上述不可逆过程都是宏观过程, 系统中包含大量分子。如果气体中只含有少数几个分子,例如在气体绝热自由膨胀中,这几个分子完全有可能全部自动地回到原来的半个容器中去。注意设一个热力学系统由某一状态出发,经过一个过程达到另一状态,若存在另一过程,它能使系统和外界完全复原(系统回到初态,同时消除了原过程对外界引起的影响),则原过程称为可逆过程。反之,如果用任何方法都不能使外界与系统完全复原,则称之为不可逆过程。 1、可逆与不可逆过程: 二、不可逆性的相互依存反正法,假设热可以自动转变成功,这将导致热可以自动从低温物体传向高温物体。 1、功热转换的不可逆性热传导的不可逆性自然界中的不可逆过程是相互联系的,是等价的,由一个过程的不可逆性可以推断另一个的不可逆性,相反,如果一个实际过程的不可逆性消失了,其它实际过程的不可逆性也将随之消失。 A热源 T 0 Q 假想装置 TT 0 < T QT 0 < T 热源 T 0 T 假设, 热可以自动从低温物体传向高温物体, 这将导致热可以自动转变成功。 Q 2Q 2Q 2Q 1T 1 热库 T 2热库 A=Q 1 -Q 2T 1 热库 AT 2 热库 Q 1 – Q 2 2. 热传导的不可逆性功热转换的不可逆性 3. 绝热自由膨胀的不可逆性功热转换的不可逆性结论:所有宏观过程的不可逆性都是等价的。假想装置卡诺热机 T >T 0W 所有宏观过程的不可逆性都是等价的。 T T W 反之自动被压缩 TT 假设, 热可以自动转变成功,将导致气体可以自动压缩。 W QT 0Q T >T 0T 0QQ § § 热力学第二定律及其微观意义热力学第二定律及其微观意义任何一个实际过程的不可逆性都可作为热二律的表述。一、热力学第二定律的表述热量不能自动地由低温物体传向高温物体。★克劳修斯表述( 1850 年): ★开尔文表述( 1851 年): 不可能从单一热源吸收热量使之完全变成有用功而不产生其它影响。 A、单一热源是指温度均匀且恒定不变的热源; B、“其它影响”是指除了将热量全部转变为功以外, 系统和外界没有任何变化。★开尔文表述: 不可能制成效率为 100 %的热机, 第二类永动机无法实现。不可能做成一台热机, 只从单一热源吸热, 全部转化为功, 而工作物质自身又恢复原状。 0 01100 ??Q A?单一热源( T) 热机 Q 1 A=Q 1第二类永动机热传导平均热运动动能不同?同二、热力学第二定律的微观意义功热转换机械能?内能有序?无序自由膨胀分子在较小空间?大有序?无序有序?无序一切自然过程总是沿着无序性增大的方向进行。这就是自然过程方向性的微观意义, 也就是热二律的微观意义热二律是人们从大量生产实践中总结出来的规律