热力2doc
第2章热力学第二定律
课程名称《物理化学》2.1 自发变化过程的共同特征1、热力学自发过程热力学自发过程：不需要借助人为（非自然）外力就能够发生的过程；热力学非自发过程：必须借助人为（非自然）外力才能够发生的过程；（1）自发传热↓（2）自发混合（扩散）↓（3）自发化学反应298K 101kPa2H2(g) + O2(g) —————→ 2H2O(l)2、热力学可逆过程体系经过一过程，若体系与环境能同时复原，则称该过程为热力学可逆过程。
例：气体的可逆膨胀或可逆压缩例：1 mol理想气体，在273.2K下1：由202.6 kPa 等温恒外压膨胀到101.3 kPa ；W1 = －1136 J Q1 = 1136 J2：由202.6 kPa等温可逆膨胀到101.3 kPa ；W2 = －1574 J Q2 = 1574 J3：由101.3 kPa等温恒外压压缩到202.6 kPa ；W3 = 2272 J Q3 =－2272 J 4：由101.3 kPa等温可逆压缩到202.6 kPa；W4 = 1574 J Q4 =－1574 J求过程的△U、△H、W、Q。
解：理想气体等温过程：△U = △H = 0等温恒外压膨胀或压缩：W = －Q = －P外(V2—V1)等温可逆膨胀或压缩：W = －Q =－nRT ln(V 2/V 1)————————→结果：例：可逆传热过程例：在标准压强下，将1.80 kg 水从273 K ①用373 K 热源加热到373 K ；②可逆加热加热到373 K ，分析其可逆性。
已知：C pm = 75.8 JK -1 mol -1 解：加热过程：Q = n C pm (T 2－T 1)= 100×75.8×100 = 758 kJ体系降温复原：Q = n C pm (T 1－T 2)= －100×75.8×100 = －758 kJ可逆加热：准备从273 K 到373 K 的热源无穷多个，相临热源温度相差无穷小，让水依次在273 K 到373 K 热源上加热。
热力学第二定律
第二章热力学第二定律2.1 自发变化的共同特征自发变化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。
自发变化的共同特征—不可逆性任何自发变化的逆过程是不能自动进行的。
例如：(1)焦耳热功当量中功自动转变成热；(2)气体向真空膨胀(3)热量从高温物体传入低温物体；(4)浓度不等的溶液混合均匀；(5)锌片与硫酸铜的置换反应等，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。
2.2热力学第二定律（T h e S e c o n d L a w o f T h e r m o d y n a m i c s）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：从单一热源吸热使之完全变为功而不留下任何影响。
2.3卡诺循环与卡诺定理2.3.1卡诺循环（C a r n o t c y c l e）1824 年，法国工程师N.L.S.Carnot (1796~1832)设计了一个循环，以理想气体为工作物质，从高温T h热源吸收Q h的热量，一部分通过理想热机用来对外做功W，另一部分Q c的热量放给低温热源T c。
这种循环称为卡诺循环.1mol 理想气体的卡诺循环在pV图上可以分为四步：过程1：等温T h 可逆膨胀由 p 1V 1到p 2V 2(AB)10U ∆= 21h 1lnV W nRT V =- h 1Q W =- 所作功如AB 曲线下的面积所示。
过程2：绝热可逆膨胀由 p 2V 2T h 到p 3V 3T c (BC)20Q = ch 22,m d T V T W U C T =∆=⎰所作功如BC 曲线下的面积所示。
热力工作原理
热力工作原理热力是指热能、热量，热力工作原理即是指利用热能或热量进行工作的原理。
在工业生产中，热力常常被用于推动发动机、发电机等设备，实现能源的转换和利用。
本文将从热力的基本概念、热力工作的基本原理以及热力工作的应用等方面进行探讨。
一、热力的基本概念热力是一种能量形式，它是由物体内部的分子运动引起的。
当物体的温度升高时，分子的运动加剧，物体内部的能量也增加，即热能增加。
热力的强弱可以通过温度差来表示，温度差越大，热力就越强。
二、热力工作的基本原理热力工作是通过将热能或热量转化为机械能或其他有用的形式，完成一定的工作。
其基本原理是利用热能的传导、传热和传动，使得工作物体发生位移、变形或产生力，实现能源的转化和利用。
1. 热力工作的传导热力传导是热能在物体内部通过传导方式传递的过程。
在热力工作中，我们通常会利用导热性能较好的材料，将热能从高温区域传导到低温区域。
通过温度差的存在，热力会引起物质内部的分子运动，进而推动机械装置的工作。
2. 热力工作的传热热力传热是热能从热源传递到工作物体的过程。
常见的传热方式有传导、对流和辐射。
在热力工作中，我们可以通过控制传热方式和传热速率，将热能转化为机械能。
例如蒸汽机就是利用水蒸气的传热过程，通过热能的转化，推动活塞运动，实现机械功的产生。
3. 热力工作的传动热力传动是指通过热力的传递，实现机械运动的过程。
在热力工作中，我们通常会利用传动装置，将热能转化为机械能。
例如内燃机利用燃烧产生的高温高压气体，通过连杆、曲轴等传动装置，将热能转化为活塞的往复运动，从而推动汽车前进。
三、热力工作的应用热力工作的应用非常广泛，以下将介绍几个典型的应用领域。
1. 发电厂发电厂是利用热力将化石燃料（如煤、天然气等）的化学能转化为电能的装置。
在发电厂中，燃料燃烧产生高温高压气体，通过蒸汽轮机和发电机等装置，将热能转化为电能。
发电厂的建设和运营对于国家能源供应和经济发展至关重要。
2. 燃气轮机燃气轮机是一种利用热力将燃气的化学能转化为机械能的装置。
热力学第二定律热力学过程和熵的增加
热力学第二定律热力学过程和熵的增加热力学第二定律是热力学领域中的一条重要定律，它描述了热力学系统中熵的增加的过程。
熵是衡量系统无序程度的物理量，也是一个衡量能量分配均匀程度和能量转化不可逆程度的指标。
通过研究熵的增加，我们可以更好地理解热力学过程和它们在自然界中的应用。
热力学过程是指热力学系统在外界对其作用下发生的变化。
这些变化可以是准静态的，也可以是非准静态的。
准静态过程是指系统各个时刻的状态变化都是平衡的，而非准静态过程则是系统状态发生了不可忽略的变化。
无论是准静态过程还是非准静态过程，热力学第二定律要求系统在过程中熵的增加。
熵的增加意味着系统无序程度的增加。
根据热力学第二定律的描述，任何一个孤立系统在自发过程中的总熵必然增加，而不会减少。
这意味着自然界中的所有过程都是不可逆的，即使在微观粒子层面上遵循的基本物理定律是可逆的。
为了更好地理解熵的增加和热力学过程，让我们举一个例子。
考虑一个热杯咖啡，当我们将它放在室温下，它会逐渐冷却。
这个过程可以被描述为热能从咖啡流向周围环境的过程。
在这个过程中，熵的增加可以体现在以下两个方面：首先，热杯咖啡的温度下降。
根据熵的定义，温度的降低意味着分子的热运动减慢，系统的无序程度减小。
而减少的无序程度意味着熵的减少。
然而，热力学第二定律告诉我们，虽然咖啡温度下降，但整个系统的总熵却增加，因为热能从咖啡向周围环境传递。
其次，热杯咖啡的能量转化变得不可逆。
当咖啡温度下降时，咖啡中的热能会转化为周围环境的热能。
这个能量转化的过程是不可逆的，因为能量传递本身会产生热量损失和不可恢复的能量转化。
这种能量转化不可逆性导致了系统的熵的增加。
在自然界中，熵的增加是一个普遍的现象。
从宏观到微观的各个级别上，无论是天体力学、化学反应还是生物代谢，熵的增加都是系统发生的普遍规律。
这个普遍性告诉我们自然界中存在着一个全局的趋势，即将有序转变为无序，将高能量转变为低能量。
这个趋势也是热力学第二定律的核心内容。
热力学第二定律及其在能源转换中的应用
热力学第二定律及其在能源转换中的应用热力学是研究热能转化的科学，而热力学第二定律则是指任何一种热力学系统都不可能把热量完全转化为功。
从宏观角度上看，热力学第二定律是能源转换领域中的一个基本原理。
在自然界中，热会不断地从高温区流向低温区，形成所谓的热传导，而这个过程是不可逆的。
这一现象说明，能量不可能从低级别的系统中转移到高级别的系统，因此高级别的系统总是趋向于向低级别的系统转移热能。
热力学第二定律还可以解释为为什么汽车发动机的热耗损会比较大，因为它不可避免地会把大量的热能以烟雾、噪音等形式释放出来，而这些形式并不能被利用做功。
同样地，另一种热能转换方式——电力转化，也受到热力学第二定律的影响。
在火力发电厂中，水被加热，变成蒸汽，然后驱动发电机转动，最后发电。
然而，这个过程中也会有大量的热能被浪费，以烟气或其他废气的形式释放出来。
这就是为什么火力发电厂效率不高的主要原因。
当然，我们可以采取一些技术手段来提高热能的利用率，最广为人知的是通过回收废气热能来提高火力发电厂的效率。
这样的方法虽然成本较高，但可以降低对环境的影响，同时提高了能源利用效率，是可取的。
除了火力发电，在其他能源转换领域，如太阳能、风能等，也可以应用热力学第二定律来提高能源利用率。
例如太阳能，太阳能电池的转换效率较低，只有10%~15%的光能被转化为电能。
但是，通过使用一些设备如遮挡板、反光板等，可以把太阳能聚焦到太阳能电池上，提高光能的利用率，从而提高整个发电过程的效率。
在日常生活中，热力学第二定律也经常被运用到，例如，我们常常使用保温杯、气密密封盒等工具来避免食物的热量散失。
这是因为温度更低的环境会吸收更高温度的环境的热量，并从中获得能量。
因此，如果我们想让食物的热量尽可能地保持不变，就需要使用保温杯、气密密封盒。
总的来说，热力学第二定律在能源转换中的应用举足轻重，不仅帮助我们更好地理解各种能源转换过程中的不可避免的热损失，而且也推动了能源技术的发展，为人类的未来提供了更多的碳减排和能源利用方案。
2 热力学第二定律
第二章热力学第二定律上一章下一章返回1. 什么是自发过程？实际过程一定是自发过程？答：体系不需要外界对其作非体积功就可能发生的过程叫自发性过程，或者体系在理论上或实际上能向外界做非体积功的过程叫自发过程。
实际过程不一定是自发性过程，如电解水就是不具有自发性的过程。
2. 为什么热力学第二定律也可表达为：“一切实际过程都是热力学不可逆的”？答：热力学第二定律的经典表述法，实际上涉及的是热与功转化的实际过程的不可逆性。
导使过程的不可逆性都相互关联，如果功与热的转化过程是可逆的，那么所有的实际过程发生后都不会留下痕迹，那也成为可逆的了，这样便推翻了热力学第二定律，也否定了热功转化的不可逆性，则“实际过程都是不可逆的”也不成立。
因而可用“一切实际过程都是不可逆的”来表述热力学第二定律。
3. 可逆过程的热温商与熵变是否相等，为什么? 不可过程的热温商与熵变是否相等？答：可逆过程的热温商即等于熵变。
即ΔS＝Q R/T (或ΔS＝∫δQ R/T)。
不可逆过程热温商与熵变不等，其原因在于可逆过程的Q R大于Q Ir，问题实质是不可逆过程熵变由两部分来源，一个是热温商，另一个是内摩擦等不可逆因素造成的。
因此，不可逆过程熵变大于热温商。
由于熵是状态函数，熵变不论过程可逆与否，一旦始终态确定, 则ΔS 值是一定的。
4. 为什么说(2-11)式是过程方向的共同判据? 为什么说它也是过程不可逆程度的判据? 答：(2-11)式为：ΔS A→B－∑A δQ/T≥0，由于实际过程是不可逆的，该式指出了实际过程只能沿ΔS A→B－∑A δQ/T大于零的方向进行；而ΔS A→B－∑A BδQ/T小于零的过程是不可能发生的。
因而(2-11)式可作为过程方向的共同判据。
但不是自发过程方向的判据．(ΔS-∑δQ/T) 的差值越大则实际过程的不可逆程度越大，因此又是不可逆程度的判据。
5. 以下这些说法的错误在哪里？为什么会产生这样的错误？写出正确的说法。
(完整版)第二章热力学第一定律.doc
第二章热力学第一定律1、如果一个系统从环境吸收了40J 的热，而系统的热力学能却增加了200J ,问系统从环境中得到了多少功？如果该系统在膨胀过程中对环境作了 10kJ 的功，同时收了 28kJ 的热，求系统的热力学能变化值。
解：根据U Q W 热力学第一定律,可知W U Q (200 40) 160J （系统从环境吸热，Q 0 ）U Q W 28 10 18kJ （系统对环境做功，W 0 ）2、有 10mol 的气体（设为理想气体），压力为 1000kPa ，温度为 300K ，分别求出等温时下列过程的功：（1）在空气中压力为 100kPa 时，体积胀大1dm3；（2）在空气中压力为 100kPa 时，膨胀到气体压力也是100kPa ；（3）等温可逆膨胀至气体的压力为100kPa ；解：（1）外压始终维持恒定，系统对环境做功W p e V100 103 1 10 3 100J（2）10mol,300K10mol,300K1000kPa,V 1100kPa,V 2W p e V p e (V2 V1 ) p e(nRT2nRT1) nRTp e (11 )p2 p1 p2 p110 8.314 300 100 103 ( 1 1103 ) 2.2 104 J100 103 1000（3）等温可逆膨胀：V2p e dV nRT ln V2 nRT ln p1WV1 V1 p210 8.314 300 ln 1000 5.74 10 4 J1003、 1mol 单原子理想气体，C V ,m 3R ，始态（1）的温度为273K ,体积为 22.4dm3，2经历如下三步，又回到始态，请计算每个状态的压力， Q ,W和U 。
（1）等容可逆升温由始态（1）到 546K 的状态（ 2）；（2）等温（ 546K ）可逆膨胀由状态（ 2）到44.8dm3的状态（ 3）；（3）经等压过程由状态（ 3）回到始态（ 1）；解：（1）等容可逆升温过程：W P e V 0UQ WQ VT 2 nC V ,m dT 138.314 546 273 3404.58 JT 12（2）等温可逆膨胀过程：U 0WnRT lnV 21 8.314 546ln 44.83146.50JV 122.4Q W 3146.50J（3）等压过程 :WP e VnRT V 1 V 2 1 8.314 273 22.4 44.8 10 3 2269.72 JV 1 22.4 10 3Q pH T 2nC P ,m dT n 3 R 273 546 5 8.314 273 5674.31J T 1 R 12 2UQ W 5674.31 2269.72 3404.59 J4、在 291K 和 100kPa 下， 1molZn (s) 溶于足量稀盐酸中， 置换出 1molH 2 ( g) ，并放热 152kJ 。
热力学基础2
第六章 热力学基础§6-1 内能 功 热量一、内能内能：物体中所有分子无规则运动动能+势能（分子振动势能、相互作用势能）。
内能E()V P E E ,= 真实气体： ()T V E E ,=()P T E ,= （V P T ,,中有2个独立） 理想气体： ()PV i RT i M T E E 22===μ说明：⑴E 是状态的单值函数，由（V P T ,,）决定（V P T ,,中只有2个独立变量），⇒E 为态函数，其增量仅与始末二状态有关，而与过程无关。
⑵理想气体，()T E E =是温度的单值增加函数。
二、功与热量的等效性焦耳曾经用实验证明：如用做功和传热的方式使系统温度升高相同时，所传递的热量和所做的功总有一定的比例关系，即1卡热量=4.18焦耳的功可见，功与热量具有等效性。
由力学知道。
对系统做功，就是向系统传递能量，做功既然与传热等效，则向系统传热也意味着向系统传递能量。
结论：传递能量的两种方式 做功传热说明：做功与传热虽然有等效的一面，但本质上有着区别。
区别 做功：通过物体作宏观位移完成。
作用是机械运动与系统内分子无规则运动之间的转换。
从而改变内能。
传热：通过分子间相互作用完成。
作用是外界分子无规则热运动与系统内分子无规则热运动之间的转换。
从而改变了内能。
⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧§6-2 热力学第一定律一、热力学第一定律一般情况下，当系统状态发生变化时，作功和传热往往是同时存在的。
设有一系统，外界对它传热为Q ，使系统内能由21E E →，同时。
系统对外界又作功为W ，那么用数学式表示上述过程，有：上式即为热力学第一定律的数学表达式，它表明：系统吸收的热量，一部分用来增加内能，一部分用来对外作功。
对微小过程： dW dE dQ += (6-2) 说明：⑴热力学第一定律就是能量转化与守恒定律，它是自然界中的一个普遍规律。
它也可表述为“第一种永动机是不可能制造成功的。
”⑵系统状态变化过程中，功与热之间的转换不可能是直接的，总是通过物质系统来完成。
第二章-热力学第二定律
第二章-热力学第二定律第二章 热力学第二定律练习参考答案1. 1L 理想气体在3000K 时压力为1519.9 kPa ，经等温膨胀最后体积变到10 dm 3，计算该过程的W max 、ΔH 、ΔU 及ΔS 。
解: 理想气体等温过程。
ΔU =ΔH =0W max =⎰21V V p d V =⎰21V V VnRTd V =nRT ln(V 2/ V 1)=p 1V 1 ln(V 2/ V 1) = 1519.9×103×1×10-3×ln(10×10-3/ 1×10-3)=3499.7 (J ) =3.5 (k J ) 等温时的公式 ΔS =⎰21V V p d V / T =nR ln(V 2/ V 1) =W max /T=3.5×103/ 3000 =1.17 (J •K -1)2. 1mol H 2在27℃从体积为1 dm 3向真空膨胀至体积为10 dm 3，求体系的熵变。
若使该H 2在27℃从1 dm 3经恒温可逆膨胀至10 dm 3，其熵变又是多少？由此得到怎样结论？解: 等温过程。
向真空膨胀:ΔS = ⎰21V V p d V / T =nR ln(V 2/ V 1)(等温） =1×8.314×ln(10/ 1) = 19.14 (J •K -1)可逆膨胀: ΔS =⎰21V V p d V / T =nR ln(V 2/ V 1)=1×8.314×ln(10/ 1) = 19.14 (J •K -1)状态函数变化只与始、终态有关。
3. 0.5 dm 3 70℃水与0.1 dm 3 30℃水混合，求熵变。
解: 定p 、变T 过程。
设终态体系温度为t ℃，体系与环境间没有热传导；并设水的密度(1 g •cm -3)在此温度范围不变。
查附录1可得C p,m (H 2O, l ) = 75.48 J •K -1•mol -1。
第三章热力学第二定律
第三章热力学第二定律第三章 热力学第二定律（一）主要公式及其适用条件1、热机效率1211211/)(/)(/T T T Q Q Q Q W -=+=-=η式中：Q 1及Q 2分别为工质在循环过程中从高温热源T 1所吸收的热量和向低温热源T 2所放出的热量，W 为在循环过程中热机对环境所作的功。
此式适用于在两个不同温度的热源之间所进行的一切可逆循环。
2、卡诺定理的重要结论⎩⎨⎧<=+不可逆循环可逆循环,0,0//2211T Q T Q不论是何种工作物质以及在循环过程中发生何种变化，在指定的高、低温热源之间，一切要逆循环的热温商之和必等于零，一切不可逆循环的热温商之和必小于零。
3、熵的定义式TQ dS /d r def ＝ 式中：r d Q 为可逆热，T 为可逆传热r d Q 时系统的温度。
此式适用于一切可逆过程熵变的计算。
4、克劳修斯不等式⎰⎩⎨⎧≥∆21)/d (可逆过程不可逆过程T Q S上式表明，可逆过程热温商的总和等于熵变，而不可逆过程热温商的总和必小于过程的熵变。
5、熵判据∆S (隔) = ∆S (系统) + ∆S (环境)⎩⎨⎧=>系统处于平衡态可逆过程能自动进行不可逆,,0,,0 此式适用于隔离系统。
只有隔离系统的总熵变才可人微言轻过程自动进行与平衡的判据。
在隔离系统一切可能自动进行的过程必然是向着熵增大的方向进行，绝不可能发生∆S （隔）<0的过程，这又被称为熵增原理。
6、熵变计算的主要公式⎰⎰⎰-=+==∆212121r d d d d d T p V H T V p U T Q S对于封闭系统，一切可逆过程的熵变计算式，皆可由上式导出。
（1）∆S = nC V ,m ln(T 2/T 1) + nR ln(V 2/V 1)= nC p,m ln(T 2/T 1) + nR ln(p 2/p 1)= nC V ,m ln(p 2/p 1) + nC p,m ln(V 2/V 1)上式适用于封闭系统、理想气体、C V ,m =常数、只有pVT 变化的一切过程。
热力学第二定律在生物热力学中的应用
热力学第二定律在生物热力学中的应用热力学第二定律是热力学中的重要定律之一，它描述了热量的自发流动方向。
在不可逆过程中，无法将热量全部转化为功，因为总是会有一部分热量流向低温的物体，而这种现象被称为热力学第二定律。
在生物热力学中，热力学第二定律同样具有非常重要的应用。
生物系统是开放系统，也是非平衡系统。
这些系统可以通过能量的输入和输出维持其稳态，而维持生物系统稳态的能量转换过程与热力学第二定律密切相关。
例如，一个生物体需要能量输入才能维持其代谢过程，而在代谢过程中产生的热量则会通过散热、蒸发等方式流向周围环境，从而维持生物体的整体稳态。
生物热力学的研究方向之一是能量转换的机制和规律。
生物体内的化学反应过程可以视为能量转换的过程，其遵循热力学第二定律的规律。
热力学第二定律告诉我们，自发的热量流向低温系统，并在这个过程中产生不可逆的熵增。
在生物代谢过程中，同样也存在熵增的过程。
生物代谢过程中的熵增可以解释为有序的分子结构发生随机化的过程。
这种随机化造成了大量的无效能量损失，从而影响生物体内能量转化的效率。
生物体需要消耗更多的能量来维持其功能，从而产生更多的热量和熵增。
因此，为了提高生物体内的能量转化效率，必须减少熵增的过程。
生物体内的某些分子结构和机制可以降低熵增的过程，从而提高能量转化的效率。
例如，在生物体内存在调节酶催化反应的过程，这些酶可以使反应过程更加有序，从而减少熵增的过程。
此外，细胞膜也可以通过选择性透过物质的方式维持细胞内外环境的差异，从而保持生物体内外环境之间的有序性，并且阻止不必要的能量和物质流失。
除了在生物代谢过程中的应用外，热力学第二定律在生物系统生态学中同样具有重要的应用。
生态学研究生态系统内物种之间的相互关系和能量流动，其中同样包括能量转换和热力学第二定律的应用。
例如，食物链中的能量转换和营养转移都可以通过热力学第二定律来解释。
总之，热力学第二定律在生物热力学中具有非常重要的应用。
热力学第二定律的理解
热力学第二定律①热不可能自发地、不付代价地从低温物体传到高温物体(不可能使热量由低温物体传递到高温物体，而不引起其他变化，这是按照热传导的方向来表述的)。
②不可能从单一热源取热，把它全部变为功而不产生其他任何影响(这是从能量消耗的角度说的,它说明第二类永动机是不可能实现的）。
(1)说明①热力学第二定律是热力学的基本定律之一。
它是关于在有限空间和时间内，一切和热运动有关的物理、化学过程具有不可逆性的经验总结。
上述(1)中①的讲法是克劳修斯(Clausius)在1850年提出的。
②的讲法是开尔文于1851年提出的。
这些表述都是等效的。
在①的讲法中，指出了在自然条件下热量只能从高温物体向低温物体转移，而不能由低温物体自动向高温物体转移，也就是说在自然条件下，这个转变过程是不可逆的。
要使热传递方向倒转过来，只有靠消耗功来实现。
在②的讲法中指出，自然界中任何形式的能都会很容易地变成热，而反过来热却不能在不产生其他影响的条件下完全变成其他形式的能，从而说明了这种转变在自然条件下也是不可逆的。
热机能连续不断地将热变为机械功，一定伴随有热量的损失。
第二定律和第一定律不同，第一定律否定了创造能量和消灭能量的可能性，第二定律阐明了过程进行的方向性，否定了以特殊方式利用能量的可能性。
．②人们曾设想制造一种能从单一热源取热，使之完全变为有用功而不产生其他影响的机器，这种空想出来的热机叫第二类永动机。
它并不违反热力学第一定律，但却违反热力学第二定律。
有人曾计算过，地球表面有10亿立方千米的海水，以海水作单一热源，若把海水的温度哪怕只降低O.25度，放出热量，将能变成一千万亿度的电能足够全世界使用一千年。
但只用海洋做为单一热源的热机是违反上述第二种讲法的，因此要想制造出热效率为百分之百的热机是绝对不可能的。
③从分子运动论的观点看，作功是大量分子的有规则运动，而热运动则是大量分子的无规则运动。
显然无规则运动要变为有规则运动的几率极小，而有规则的运动变成无规则运动的几率大。
热力学第二定律的原理
热力学第二定律的原理热力学第二定律是热力学的基本定律之一，它与能量传递和转化的方向和可逆性有关。
本文将详细介绍热力学第二定律的原理，并解释其在自然界中的普遍适用性。
热力学第二定律，也被称为热力学不可逆性原理，是由19世纪末到20世纪初的热力学研究中逐渐发展起来的。
根据热力学第二定律，自然界的热量无法自发地从低温物体传递到高温物体，而只能在外界施加功的作用下实现。
这个定律揭示了能量传递和转化的不可逆性，即热量只能从高温流向低温的物体，从而最终使得整个系统达到热平衡。
热力学第二定律的原理可以通过两种常见的表述方式来阐述：卡诺循环和熵的增加原理。
首先是卡诺循环。
卡诺循环是由卡诺于1824年提出的一种理想循环过程，在这个循环过程中，热能可以完全转化为功。
卡诺循环是一个具有四个过程（绝热膨胀、等温膨胀、绝热压缩、等温压缩）的理想循环，它的关键在于等温膨胀和等温压缩过程。
在等温膨胀过程中，系统从高温热源吸收热量，然后在等温压缩过程中将热量释放到低温热源中。
由于热量只能从高温流向低温，因此卡诺循环是能够实现完全转化热能为功的最理想过程。
其次是熵的增加原理。
熵是热力学中的一个重要概念，代表着系统的无序程度。
根据热力学第二定律的熵增加原理，一个孤立系统的总熵会随着时间的推移而增加，不会减少。
熵的增加意味着系统的有序程度降低，能量变得更加分散和无序。
这一原理解释了为什么热量只能从高温流向低温，因为在这个过程中，系统的熵增加，无序度增加，而系统的能量总量保持不变。
热力学第二定律可以用来解释许多自然现象和实际问题。
例如，当我们将一杯热咖啡放置在室温下，咖啡会逐渐冷却，温度变得更低。
这是因为热量从咖啡流向了更冷的室温，符合热力学第二定律。
同样地，一台发动机无法做到100%的热能转化为功，总会有一部分热量流失，这也是热力学第二定律的应用。
总结起来，热力学第二定律的原理可以通过卡诺循环和熵的增加原理来解释。
它揭示了能量传递和转化的方向性和不可逆性，即热量只能从高温流向低温。
热力学第二定律公式
热力学第二定律公式
热力学第二定律是一种基本的物理定律，它描述了物质在发生热力学过程时所表现出的一般性规律。
它的公式表达式为ΔS ≥ δQ/T，其中ΔS代表热力学系统的熵增量，δQ代表系统受到的热量，T代表系统的绝对温度。
它的定义如下：当一个物质在发生热力学过程时，物质的熵增量ΔS必须大于系统受到的热量δQ除以系统的绝对温度T，即ΔS ≥ δQ/T。
这一定律表明，当物质发生热力学过程时，物质的熵总是在增加，而不会减少，即熵增量ΔS必须大于等于零，而不能小于零。
当一个物质发生热力学过程时，熵增量ΔS可能会大于δQ/T，这表明物质的熵增量不仅是由外加的热量所决定，还受到系统的温度影响，即熵增量也受到温度的影响，这也是热力学第二定律的一个重要内容。
热力学第二定律是一个重要的物理定律，它描述了物质在发生热力学过程时的一般规律，即物质的熵总是在增加，而不会减少，而且熵增量的大小也受到系统的温度的影响。
鉴于热力学第二定律的重要性，它已经成为热力学研究的基础，它在很多热力学相关问题的研究中都发挥着重要作用。
对热力学第二定律的理解
对热力学第二定律的理解
热力学第二定律是物理学和化学学科最根本的定律之一，它充分体现了能源定律。
它指出了发生在热力学系统中的任何过程所涉及的熵（定义为热力学系统所产生的焓差）都在不断增大，这是能量转化的更一般形态。
一般来说，能量守恒定律明确指出了能量在一个物理系统中的量总是不变的，而热力学第二定律说明，其有效性在于能量转换是可以不可逆的，原子结构的内部细节在它发生的过程中会丢失。
热力学第二定律可以通过工程学理论框架上的工程原理来描述：在任何极限条
件下，无论是否出现流动性，其热力学系统的熵都在不断增加，而熵越大，系统越接近熵最大，即热力学平衡。
另外，热力学第二定律指出，在它的应用过程中，也有特定的特性：热物理的
可控性会逐渐减弱，尤其是在大规模的热工程领域，如核能和太阳能，因此热工程的设计和调节会变得更为复杂。
同时，热力学第二定律的理解，对于高校以及高等教育中的工程及科学领域是
至关重要的，由于它涉及到一个物理系统中的能量转化过程，而这些过程是实际应用中最为普遍的。
因此，学习和理解热力学第二定律，对于高等学习有着至关重要的意义，学生
们必须深入和熟练掌握它，理解其中的原理，以便加强对知识的完整跟踪，并熟悉工程物理学的基本定律。
热力学第二定律与熵
热力学第二定律与熵热力学第二定律是热力学的重要基本原理之一，它与熵的概念有着密切的联系。
本文将介绍热力学第二定律的基本原理、熵的定义以及两者之间的关系。
一、热力学第二定律的基本原理热力学第二定律是描述自然界过程方向性的定律，也被称为热力学时间箭头。
它规定了自然界中一个孤立系统的熵不断增加，即系统总是朝着混乱状态演化的方向进行。
根据热力学第二定律，自然界中存在着一种不可逆的趋势，即热量从高温区流向低温区，而不会自发地从低温区流向高温区。
这个过程被称为热量传递的一种方式，即热传导。
它是熵增加的原因之一。
二、熵的定义及性质熵是热力学中一个重要的概念，它用来描述一个系统的混乱程度或无序程度。
熵的定义可以通过热力学第二定律中的准则来解释。
对于一个孤立系统，其熵的增加蕴含了系统状态的不可逆过程。
熵的具体定义如下：dS = δQ / T其中，dS表示系统熵的变化量，δQ表示系统吸收的热量，T表示系统的温度。
熵是一个状态函数，因此它只依赖于初态和末态的差值，与具体过程无关。
熵还具有以下性质：1. 熵是非负的：根据熵的定义可以知道，熵的增加导致系统的混乱度增加，所以熵始终大于等于零。
2. 封闭系统的熵增加：对于一个封闭系统，当没有能量、物质和信息交换时，系统的熵增加。
3. 熵与无序程度正相关：熵的增加表示系统的无序程度增加，系统趋于混乱状态。
三、热力学第二定律与熵的关系熵是衡量系统混乱程度的物理量，而热力学第二定律则表明系统总是向混乱度增加的方向演化。
因此，熵可以用来体现热力学第二定律的基本原理。
热力学第二定律可以通过熵增加的概念来解释。
根据熵的定义，当一个孤立系统吸收热量时，其熵增加。
这意味着系统的无序程度增加，系统朝着混乱状态演化的方向前进。
熵的增加是不可逆的，而热力学第二定律指出，自然界的过程都是不可逆的。
熵增加可以看作是自然界过程中不可逆性的一个重要表现。
总之，热力学第二定律是热力学的基本原理之一，它规定了自然界中系统熵的增加规律。
热力学第二定律详解
热力学第二定律（英文：seco nd law of thermody namics ）是热力学的四条基本定律之一，表述热力学过程的不可逆性一一孤立系统自发地朝着热力学平衡方向最大熵状态演化，同样地，第二类永动机永不可能实现。
这一定律的历史可追溯至尼古拉•卡诺对于热机效率的研究，及其于1824年提出的卡诺定理。
定律有许多种表述，其中最具代表性的是克劳修斯表述（1850 年）和开尔文表述（1851年），这些表述都可被证明是等价的。
定律的数学表述主要借助鲁道夫•克劳修斯所引入的熵的概念，具体表述为克劳修斯定理。
虽然这一定律在热力学范畴内是一条经验定律，无法得到解释，但随着统计力学的发展，这一定律得到了解释。
这一定律本身及所引入的熵的概念对于物理学及其他科学领域有深远意义。
定律本身可作为过程不可逆性旦:P.262及时间流向的判据。
而路德维希•玻尔兹曼对于熵的微观解释一一系统微观粒子无序程度的量度，更使这概念被引用到物理学之外诸多领域，如信息论及生态学等克劳修斯表述克劳修斯克劳修斯表述是以热量传递的不可逆性（即热量总是自发地从高温热源流向低温热源）作为出发点。
虽然可以借助制冷机使热量从低温热源流向高温热源，但这过程是借助外界对制冷机做功实现的，即这过程除了有热量的传递，还有功转化为热的其他影响。
1850年克劳修斯将这一规律总结为: 不可能把热量从低温物体传递到高温物体而不产生其他影响开尔文表述参见：永动机#第二类永动机开尔文勋爵开尔文表述是以第二类永动机不可能实现这一规律作为出发点。
第二类永动机是指可以将从单一热源吸热全部转化为功，但大量事实证明这个过程是不可能实现的。
功能够自发地、无条件地全部转化为热；但热转化为功是有条件的，而且转化效率有所限制。
也就是说功自发转化为热这一过程只能单向进行而不可逆。
1851年开尔文勋爵把这一普遍规律总结为:不可能从单一热源吸收能量，使之完全变为有用功而不产生其他影响两种表述的等价性上述两种表述可以论证是等价的：1.如果开尔文表述不真，那么克劳修斯表述不真：假设存在违反开尔文表述的热机A，可以从低温热源匚吸收热量’”并将其全部转化为有用功：…。
热力学第二定律的两种
热力学第二定律的两种
热力学第二定律的两种表述分别为：
克劳修斯表述（按热传递的方向性来表述）：热量不能自发地从低温物体传到高温物体。
也就是说，热传导是有方向性的，这个方向就是温度梯度的方向，即热量总是自动地从高温物体传到低温物体。
开尔文表述（按机械能与内能转化过程的方向性来表述）：不可能从单一热源吸收热量，使之完全变成功（全部对外做功），而不产生其他影响（不引起其他变化）。
或者，不可能制成一种循环动作的热机，只从一个热源吸取能量，使之全部变为有用的功，而不产生其他影响。
这意味着，热不能直接全部转化为机械功，而不引起其他变化。
这两种表述都揭示了热力学过程的方向性，即自然中的热现象具有方向性，热量总是自发地从高温物体传向低温物体，而不可能从低温物体传到高温物体而不引起其他变化。
同时，热也不能全部转化为机械功，而不产生其他影响。
这些方向性限制了热能的利用和转换效率，也是热力学第二定律的核心内容。
热力学第二定律在热机中的应用
热力学第二定律在热机中的应用热力学第二定律是热力学中的重要定律之一，它描述了自然界中热现象的本质和规律。
在热机中，热力学第二定律的应用尤为重要。
热力学第二定律表明，热量不会自发地从低温物体转移到高温物体，只能通过外界做功的方式使热量从低温物体转移到高温物体。
这就是为什么汽车引擎需要燃料燃烧产生高温的原因。
燃烧产生的高温使汽车引擎中的工作物质（如汽油）受热膨胀，从而推动活塞做功，最终带动汽车运动。
实际上，热机的工作过程中总是存在能量转化的损耗。
根据热力学第二定律，能量在转化过程中总会发生不可逆的损失，从而减少了系统的可用能量。
这就是为什么热机效率不可能达到100%的原因。
为了更好地理解热力学第二定律在热机中的应用，我们可以观察一台汽车引擎。
汽车引擎中的热机是一个循环过程，包括了吸热、做功和排热三个阶段。
在吸热阶段，汽车引擎通过燃烧燃料使工作物质受热膨胀，吸收了燃料中的化学能，并将其转化为内能。
在做功阶段，工作物质将部分内能转化为机械能，从而推动汽车运动。
而在排热阶段，工作物质通过冷却系统将剩余的内能和机械能转化为热量散失到外界。
然而，根据热力学第二定律，汽车引擎中的热机不可能将所有吸收的热量都转化为有用的机械能。
一部分热量必然会散失到外界，这就是汽车引擎产生废热的原因。
废热的产生损耗了燃料中的化学能，降低了热机的效率。
为了提高热机的效率，工程师们尝试着利用废热。
他们开发出了涡轮增压器，利用废气中的能量驱动涡轮，提高燃烧室中的空气压力，从而增加了燃烧效率。
这种技术被广泛应用于汽车引擎和飞机发动机中，可以显著提高燃料的利用率。
除了废热利用，工程师们还通过优化燃烧过程和改进热机的工作原理来提高热机的效率。
例如，他们利用先进的喷油系统和混合气体调节技术来实现燃料的充分燃烧，最大限度地释放化学能。
同时，他们也开发了新型的循环系统，如Miller循环和Atkinson循环，通过改变内燃机的工作过程来减少能量损耗，提高热机的效率。
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第一章单项选择题(每题8分,共11题)1、1．凝汽式发电厂总效率只有25~35%左右，效率如此低的原因在于：（）A、锅炉设备各项损失太大，致使锅炉效率太低B、汽水管道散热损失太大，且无法避免C、冷源损失太大，且无法避免D、在发电厂生产过程中要消耗掉很多自用电2、水在锅炉中的加热、汽化过程是一个（）。
A、等熵过程B、定压过程C、等温过程D、等容过程3、电厂实际生产的整个能量转换过程的不同阶段都存在着各种损失，为此以各种效率来反映其（）。
A、不同阶段的初焓和终焓的比值B、不同阶段的可用热量的大小C、不同阶段的输入能量转变为有用能量的利用程度D、不同阶段输入热量的大小4、电厂实际生产的能量转换过程中，在数量上以下列哪种热量损失为最大？（）A、锅炉损失B、汽轮机内部损失C、管道损失D、冷源损失5、电厂实际生产的能量转换过程中，在数量上以下列哪种效率最低？（）A、锅炉效率B、管道效率C、汽轮机相对内效率D、循环热效率6、朗肯循环效率反映了（）。
A、冷源损失的大小B、机炉工作完善程度C、电厂燃料有效利用程度D、汽机的作功能力7、管道效率反映了（）。
A、进入汽轮机的热量大小B、由锅炉送出来的热量大小C、汽轮发电机组各处管道的泄漏损失D、管道绝热保温的完善程度8、凝汽式发电厂的发电煤耗率可表示为：（）A、发电厂在一段时间内耗用的总煤量与发电量之比B、发电厂在一段时间内耗用的总煤量与对外供电量之比C、发电厂在一段时间内耗用的总煤量与平均负荷之比D、发电厂在一段时间内耗用的总煤量与厂用电之比9、造成火力发电厂热效率低的主要原因是（）。
A、锅炉损失大B、汽机排汽热损失大C、发电机损失大10、在下列损失中，汽轮机低压级的主要损失是（）。
A、叶高损失B、湿汽损失C、部分进汽损失11、多级汽轮机各级理想焓降之和（）汽轮机的理想焓降。
A、大于B、等于C、小于单项选择题(每题2分,共41题)1、1．采用回热循环后，与之相同初参数及功率的纯凝汽式循环相比，它的（）。
A、汽耗量减少B、热耗率减少C、作功的总焓降增加D、作功不足系数更大2、初参数为一定，当抽汽压力增加时：（）A、作功不足系数yc 值不变B、作功不足系数yc 值增加C、作功不足系数yc 值减少D、作功不足系数yc 值趋近于零3、回热加热系统理论上最佳给水温度对应的（）。
A、回热循环效率最高B、回热循环绝对内效率为最大C、电厂煤耗率最低D、电厂效率最高4、给水回热加热的应用要受到以下条件限制，即（）。
A、可能被加热的最高给水温度受蒸汽初参数限制B、可能被加热的最高给水温度受蒸汽终参数限制C、可能被加热的最高给水温度受机组功率限制D、可能被加热的最高给水温度受抽汽量大小及其参数限制5、合理的回热系统应是：（）A、尽量多采用回热加热级数B、尽可能的提高给水温度C、由技术经济比较来定D、使排挤低压抽汽为最少6、回热系统中对于一定的给水温度所需总抽汽量（）。
A、随抽汽段数增多而增加B、随着抽汽段数增多而减少C、同抽汽段数之间几乎无关7、随着回热加热级数的增多，（）。
A、回热循环效率的增加值逐渐增多B、回热循环效率的增加值不变C、回热循环效率的增加值逐渐减少8、回热式汽轮机最有利的抽汽压力应该是：（）A、使给水加热到一定温度的最低压力B、能使给水温度尽可能提高的压力C、能使加热级数较多的压力D、使给水加热到一定温度的最高压力9、其它条件不变，提高蒸汽初压力，循环效率的变化将：（）A、提高B、降低C、不一定D、先提高后降低10、其它条件不变，提高蒸汽初温，循环效率提高的原因是（）A、冷源损失数量减少B、平均吸热温度提高C、蒸汽湿度减少D、蒸汽容积流量增加11、其它条件不变，提高蒸汽初参数会使：（）A、锅炉效率提高B、汽轮机相对内效率提高C、循环热效率提高D、汽水管道及加热设备效率提高12、若50MW机组进行改型设计，现阶段可考虑的合理措施是：（）（原机组初压39 ata，初温535℃，终压0.05 ata）A、排汽压力降至0.01ataB、蒸汽一次再热至535℃C、初温提高至560℃D、初压提高至90 ata13、再热机组在各级回热分配上，一般采用增大高压缸排汽的抽汽，降低再热后第一级回热抽汽的压力是为了（）。
A、减少给水加热过程的不可逆损失B、尽量利用高压缸排汽进行回热加热C、保证再热后各回热加热器安全D、增加再热器后各级回热抽汽的抽汽作功量14、采用中间再热的目的是：（）A、提高回热经济性B、提高初参数后使排汽湿度不超过允许值C、提高机组设计功率D、利用锅炉烟道的余热以降低排烟温度15、再热式汽轮机总焓降为：（）A、初焓-排汽焓B、初焓-排汽焓+再热焓升C、初焓-排汽焓-再热焓升D、初焓+排汽焓+再热焓升16、在实用范围内，提高蒸汽初压力能提高循环效率，其原因是：( )A、蒸汽容积流量增加B、汽轮机功率增加C、锅炉内饱和温度提高D、蒸汽过热度提高17、提高蒸汽初温，其它条件不变，汽机相对内效率（）。
A、提高B、降低C、不变D、先提高后降低18、提高蒸汽初压，其它条件不变，汽机相对内效率（）。
A、提高B、降低C、不变D、先降低后提高19、提高蒸汽初参数，其它条件不变，汽机相对内效率（）。
A、提高B、降低C、先提高后降低D、先降低后提高20、降低蒸汽终参数，其它条件不变，则（）。
A、汽机相对内效率降低B、循环效率降低C、锅炉效率降低D、发电机效率降低21、若提高凝汽器真空，机组出力增加ΔNd，循环水泵功率增加ΔNs，则最佳真空为：（）A、ΔNd-ΔNs之差最大时对应的真空B、ΔNd/ΔNs最大时对应的真空C、（ΔNd-ΔNs）/ΔNs最大时对应的真空D、（ΔNd-ΔNs）/ΔNd最大时对应的真空22、常用的烟气中间再热，再热后蒸汽的（）。
A、温度增加，压力增加B、温度增加，压力下降C、温度下降，压力下降D、温度不变，压力下降23、中间再热使热经济性得到提高的必要条件是：（）A、再热附加循环效率>基本循环效率B、再热附加循环效率<基本循环效率C、基本循环效率必须大于40%D、再热附加循环效率不能太低24、选择蒸汽中间再热压力对再热循环效率的影响是：（）A、蒸汽中间再热压力越高，循环效率越高B、蒸汽中间再热压力为某一值时，循环效率越高C、汽轮机终湿度最小时，相应的蒸汽中间压力使循环效率最高D、汽轮机相对内效率最高时，相应的蒸汽中间压力使循环效率最高25、蒸汽中间再热方法中，蒸汽压损最大的是：（）A、烟气再热B、新蒸汽再热C、中间载热质再热26、再热机组（无回热）的汽耗量应为：（）A、3600Nd/ [（h0-hn）+Δhz]ηjηdB、3600(Nd-ΔNz)/ （h0-hn）ηjηdC、3600(Nd+ΔNz)/ （h0-hn）ηjηdD、3600Nd/ （h0-hn-Δhz）ηjηd27、采用中间再热回热的热经济效果将（）。
A、增强B、减弱C、可能增加也可能减弱D、不变28、采用中间再热，回热抽汽量将（）。
A、增加B、减少C、可能增加也可能减少D、不变29、为减少加热器中的不可逆热交换损失应（）A、增大热交换的温度水平B、增大热交换热量C、增加传热温差D、增加热交换时工作质量30、热电厂总效率表明了（）A、热变功的程度；B、发电量与供电量之比；C、燃料有效利用的程度；D、电能、热能生产的热经济性。
31、热电厂的质量指标是：( )A、总效率B、总热耗量；C、电能生产率；D、燃料总消耗量。
32、热电厂的厂供电煤耗率可以表示为：（）A、热电厂在一段时间内耗用的总煤量与发电量之比B、热电厂在一段时间内耗用的总煤量与对外供电量之比C、热电厂在一段时间内耗用的总煤量与对外供电、供热量相加之比D、热电厂在一段时间内发电的煤耗量与对外供电量之比33、热电厂用于发电的厂用电率可表示为：（）A、用于发电的厂用电量与发电量之比B、用于供热的厂用电量与发电量之比C、全厂的厂用电量与发电量之比D、用于发电的厂用电量与全厂总能耗量之比34、在进行热电厂用于发电的厂用电量计算时，应考虑：（）A、汽机车间全部用电量B、电气车间全部用电量C、生产蒸汽的车间全部用电量D、全厂的厂用电量35、提高蒸汽初压力主要受到（）。
A、汽轮机低压级湿度的限制B、锅炉汽包金属材料的限制C、工艺水平的限制36、随着锅炉参数的提高，过热部分的吸热比例（）。
A、不变B、增加C、减少37、要使蒸汽中间再热的经济性提高，必须是基本循环热效率（）再热附加循环热效率。
A、小于B、等于C、大于38、给水回热加热，随着级数的增加（）。
A、循环效率降低B、循环效率增量增加C、循效率增量降低39、蒸汽动力设备循环广泛采用（）。
A、卡诺循环B、朗肯循环C、回热循环40、由热力学第二定律可知，循环的热效率（）A、大于1B、小于1C、等于141、使用再热器,可提高电厂( )。
A、出力B、热经济性C、煤耗率。
第三章单项选择题(每题3分,共30题)1、给水泵产生汽化的原因是：( )A、给水泵工作时间太长；B、给水管道阻力太大；C、汽轮机负荷突然增加；D、给水泵进口压力低于饱和压力。
2、除氧器的热力特性是指除氧器在运行中，除氧器负荷、进水温度、排汽量与（）之间的关系。
A、除氧器加热与蒸汽量B、补充水量C、除氧器出水含氧量D、进入除氧器的疏水量3、热电厂的工质损失一般是较多的，补充水量也大，化学水应补送入专为补充水设置的（）。
A、真空除氧器B、大气式除氧器C、高压除氧器D、软水加热器4、给水泵出口处设有再循环管与除氧器相连的目的是：( )A、调节除氧器水位；B、保证除氧效果；C、防止给水泵低负荷时汽化；D、启动时向除氧器上水。
5、除氧器滑压运行时，除氧效果下降，主要发生在下列情况时：（）A、机组负荷突然增加B、机组负荷不变，凝结水温升高C、机组负荷突然减少6、国产200MW机组再热器允许最小流量为额定流量的（）。
A、14％；B、9％；C、5％。