19.2ndLawofThermodynamics热力学第二定律
热力学第二定律
违背热力学第一定律的过程都不可能发生。 不违背热力学第一定律的过程不一定都可以 发生。
第一类永动机和第二类永动机比较
它们都不可能制成，第一类 永动机的设想违反了能量守恒定 律；第二类永动机的设想虽不违 反能量守恒定律，但违背了跟热 现象相联系的宏观过程具有方向 性的自然规律。
总结；机械能和内能的转化过程具有方向性 机械能可以全部转化成内能，但内能却不能 全部转化成机械能，同时不引起其他变化。
热力学第二定律的开尔文表述
不可能从单一热源吸收热量，使之完全变 成功,而不产生其他影响。
第二类永动机：人们把想象中能够从单一 热源吸收热量，全部用来做功而不引起 其他变化的热机叫做第二类永动机。
高二物理
第十章第四节
热力学第二定律
一个值得深思的问题： ？？？
既然能量是守 恒的，不能创造， 也不会消失，那我 们为什么还要节约 能源呢？
扩散现象有方向性
热传递有方向性
机械能和内能的转化有方向性
气体的膨胀有方向性
一、热力学第二定律的一种表述:
热量不能自发地从低温物体传到高温 物体。这是热力学第二定律的克劳修斯表 述。
BD
热力学第二定律的克劳修斯表述: 热量不能自发地从低温物体传到高温物体。
AC
考点：
热力学第一定律：
C
ΔU=W+Q
热力学第二定律的开尔文表述:
不可能从单一热源吸 收热量，使之完全变成功,而 不产生其他影响。
谢谢
作业：
第二类永动机不可能制成
定律的两种表述
热量不能自发地从低温物体传到高温体（不可能将热量 从低温物体传到高温物体而不引起其它变化）。
SecondLawofThermodynamics：热力学第二定律
Heat Pump
Th Qh
E
W
Qc
Tc
⏐Qh⏐ = ⏐Qc⏐ + ⏐W⏐ COP = ⏐Qc⏐/ ⏐W⏐ = ⏐Qc⏐/(⏐Qh⏐- ⏐Qc⏐) COP = Tc/(Th-Tc)
/seconlaw.htm /education/undergrad_pgm/applets/bounce/bounce_explain.htm
/seconlaw.htm /education/undergrad_pgm/applets/bounce/bounce_explain.htm
Heat Engines
Th Qh
E
W
Qc
Tc
⏐W ⏐ = ⏐Qh ⏐ - ⏐Qc ⏐ η = ⏐W ⏐/ ⏐Qh⏐ = (⏐Qh ⏐ - ⏐Qc ⏐)/⏐Qh ⏐
Th Qh
E Qc
Tc
Th Qh
E Qc
Tc
(a) How much work can be generated by the heat engine assuming reversible process? What is its efficiency and the amount of waste heat generated? (b) What is the entropy change taking the heat engine as the system? (c) What is the maximum amount of heat that can be removed by the heat pump if the temperature of the refrigerator must be maintained at - 4°C ? What is the COP of the heat pump? (d) What is the entropy change taking the heat pump as the system? (e) What is the entropy change for the each systems if a heat transfer gradient of 20°C is needed for efficient operation and but heat engine and heat pump operates at 60% of maximum efficiency ?
五章热力学二定律Thesecondlawofthermodynamics
若TA = TB，可逆，取A为系统
SA
2 δQ 1 TA R
Q TA
2δQ 2δQ Q Q
Sf 1
Tr 1
TB TB
TA
Sg 0
30取Biblioteka 为系统 SB 2 δQ Q 1 TB R TB
Sf
2δQ 2δQQQ 1 Tr 1 TA TA TB
qTs0
2020/2/9
s Rg ln2
q=0
26
3）由克氏不等式
δq
δq
0
T T 1A2 r IR
2B1 rR
δq δq 0
T T 2A1
2B1
r IR
rR
δq q
T T 2B1 rR
2A1 r IR
s1 s2
δq T 2A1
1TLs12 1TL
THs34
TH
c
2020/2/9
14
四、卡诺定理
定理1：在相同温度的高温热源和相同的低温热源 之间工作的一切可逆循环，其热效率都相 等，与可逆循环的种类无关，与采用哪种 工质也无关。
定理2：在同为温度T1的热源和同为温度T2的冷源 间工作的一切不可逆循环，其热效率必小 于可逆循环热效率。
s12
2
ds
1
2 δq 1 Tr
ds δq Tr
0
Ñ
δ T
q
r
2020/2/9
24
2 δq
s 2 s 1 1 T r
所以
ds δq Tr
Ñ
δq Tr
0
第二定律数学表达式
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中的基本定律之一，与能量转化的方向和效率有关。
它描述了一个闭合系统中热量无法从低温物体自发地传递到高温物体的现象，并提出了一个重要的热力学量——熵。
一、热力学第二定律的基本原理热力学第二定律有多种表述方式，其中最常见的是开尔文表述和克劳修斯表述。
开尔文表述认为热量自发地只能从高温物体传递到低温物体，不可能反向传递。
这可以用热力学系统的能量转化过程来解释，即热量只能自发地由高温区域向低温区域传递，而不能自行实现相反的过程。
克劳修斯表述则强调系统熵的增加，即一个孤立系统的熵总是不断增加的。
熵可以理解为系统的无序程度或混乱程度。
克劳修斯表述意味着热力学过程总是趋向于增加系统的熵，即趋向于增加系统的混乱程度。
这也可以解释为什么一切自发发生的过程都是不可逆的。
二、热力学第二定律的两种熵增表达式热力学第二定律可以通过熵增来表达。
熵增等于热量的流入量除以温度的比值，即ΔS = Q/T，其中ΔS表示熵增，Q表示热量，T表示温度。
这个公式是一个定量描述系统熵的变化的表达式，通过计算系统的输入和输出热量以及热力学温度的比值，可以得到系统熵的变化情况。
另外，还有一个更常见的表达式，即ΔS = Qrev/T，其中ΔS表示熵增，Qrev表示可逆过程中系统所吸收的热量，T表示热力学温度。
这个表达式中的热量只考虑了可逆过程中的热量变化，反映了系统在可逆过程中熵的变化情况。
这两种熵增表达式都可以用于定量计算系统熵的变化。
三、熵与系统可逆性的关系热力学第二定律中的熵增原理与系统的可逆性密切相关。
对于一个可逆过程，系统经历的熵增为零，即ΔS = 0。
这是因为可逆过程不会产生任何排除模式或混乱的行为，系统的熵保持不变。
而对于非可逆过程，系统经历的熵增为正，即ΔS > 0。
这意味着非可逆过程总是趋向于增加系统的混乱程度，使系统的熵增加。
熵可以看作是系统有序度的度量，而熵增则意味着系统的有序度减少。
热力学第二定律英文
热力学第二定律英文
热力学第二定律，其译文为：The second law of thermodynamics。
热力学第二定律是热力学基本定律之一。
克劳修斯将其表述为：“热量不能自发地从低温物体转移到高温物体”。
开尔文表述为：“不可能从单一热源取热使之完全转换为有用的功而不产生其他影响”。
熵增原理：不可逆热力过程中熵的微增量总是大于零。
在自然过程中，一个孤立系统的总混乱度（即“熵”）不会减小。
除上述几种表述外，热力学第二定律还有其他表述。
如针对焦耳热功当量实验的普朗克表述：“不可存在一个机器，在循环动作中把以重物升高而同时使一热库冷却。
”黑首保劳-肯南表述：“对于一个有给定能量，物质组成，参数的系统，存在这样一个稳定的平衡态：其他状态总可以通过可逆过程达到之。
”
热力学第二定律说明：热量可以自发地从较热的物体传递到较冷的物体，但不可能自发地从较冷的物体传递到较热的物体；也可表述为：两物体相互摩擦的结果使功转变为热，但却不可能将这摩擦热重新转变为功而不产生其他影响。
对于扩散、渗透、混合、燃烧、电热和磁滞等热力过程，虽然其逆过程仍符合热力学第一定律，但却不能自发地发生。
热力学第一定律未解决能量转换过程中的方向、条件和限度问题，这恰恰是由热力学第二定律所规定的。
第五章热力学第二定律.
•实际循环不可能实现卡诺循环
原因： a）一切过程不可逆；
b）气体实施等温吸热，
等温放热困难；
c）温差越大，卡诺循环热效
率越高，这要求2点压强或4点比容 很大，制备难度大，且气体卡诺
循环wnet太小，若考虑摩擦， 输出
净功极微。
卡诺循环指明了一切热机提高热效率的方向。
卡诺逆循环卡诺制冷循环（制冷机循环）
进行，而是要有附加条件；
3）并非所有不违反第一定律的过程
均可进行。
热力学第二定律的实质
自然界过程的方向性表现在不同的方面
能不能找出共同的规律性? 能不能找到一个判据?
热力学第二定律
§5-2 热二律的两种典型表述与实 开尔文－普朗克表述 热功转换的角度
T T0 T2 s1
得到的收益 热效率 化费的代价
s2 s T2 ( s2 s1 ) T2 T0 ( s2 s1 ) T2 ( s2 s1 ) T0 T2
q2 q2 C w q1 q2
T0 q1 Rc w q2 T2
T0 T2
c c
1 T0 1 T2
卡诺循环热机热效率： t,C
T2 1 T1
由卡诺循环热机效率得以下重要结论： • t,c只取决于高、低温热源T1和T2 的温度
而与工质的性质无关；
• T1
t,c
,
T2
tc
，温差越大，t,c越高
•卡诺循环热效率只能小于1，决不能等于1。因T1 =
K, T2 = 0 K
• 当T1=T2， t,c = 0, 单热源热机不可能即
' Q2 T2 C Q1 T0 T2
T1 Q1
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：…。
热力学第二定律的微观解释(The second law of thermodynamics)
2. 若长方体容 器内有4个分子，分子分布的宏观状态有几种？ 器内有 个分子，分子分布的宏观状态有几种？ 个分子 每种宏观状态对应的微观状态数目各是多少？ 每种宏观状态对应的微观状态数目各是多少？每种宏观状态出 现的概率是多少？ 现的概率是多少？ 3. 若汽缸内有一摩尔分子，分子全部处于汽缸左端或右端的概 若汽缸内有一摩尔分子， 率是多少？ 率是多少？ 答案： 答案：
二、熵的微观意义： 熵的微观意义：
一样， 和热力学概率 一样，熵的微观意义是系统内分子热运动 的无序性的一种量度。 的无序性的一种量度。 熵值越大， 越无序。 系统某一状态的 熵值越大， 它所对应的宏观状态 越无序。
三、熵的性质： 熵的性质：
熵具有可加性。当一个系统由两个系统组成时， 熵具有可加性。当一个系统由两个系统组成时，该系统的 熵等于两个子系统的熵之和。 熵等于两个子系统的熵之和。
abc d
bcd a
容 4 器 内 4 个 分 子
3
1
abd c cda b bc ad bd ac cd ab c abd d acb abcd ab cd
2
2
ac
bd
6
ad bc
3 0
1 4
a bcd b acd
4 1
6
—宏观态对应的微观状态数目， 则 (n)和左侧分子数ｎ的关系 宏观态对应的微观状态数目， 宏观态对应的微观状态数目 和左侧分子数 和左侧分子数N 容器中气体的 和左侧分子数 L的关系图
鞍山科技大学 姜丽娜
9
玻耳兹曼熵公式与熵（ §4.5 玻耳兹曼熵公式与熵（Entropy）增加原理 ） 熵的定义： 一、熵的定义：
太大， 因微观状态数目 太大，1877年玻耳兹曼引入了另一个量 年玻耳兹曼引入了另一个量 来表示系统无序性的大小： 熵Ｓ来表示系统无序性的大小： 1900年，普朗克引入玻耳兹曼常量定义比例系数： 年 普朗克引入玻耳兹曼常量定义比例系数： 单位 J/K
高中物理第五章热力学定律第3节热力学第二定律素材鲁科版选修3_3
热力学第二定律热力学第二定律（second law of thermodynamics），热力学基本定律之一，其表述为：不可能把热从低温物体传到高温物体而不产生其他影响，或不可能从单一热源取热使之完全转换为有用的功而不产生其他影响，或不可逆热力过程中熵的微增量总是大于零。
又称“熵增定律”，表明了在自然过程中，一个孤立系统的总混乱度（即“熵”）不会减小。
1824年，法国工程师萨迪·卡诺提出了卡诺定理。
德国人克劳修斯（Rudolph Clausius）和英国人开尔文（Lord Kelvin）在热力学第一定律建立以后重新审查了卡诺定理，意识到卡诺定理必须依据一个新的定理，即热力学第二定律。
他们分别于1850年和1851年提出了克劳修斯表述和开尔文表述。
这两种表述在理念上是等价的。
违背热力学第二定律的永动机称为第二类永动机。
微克劳修斯表述不可能把热量从低温物体传向高温物体而不引起其它变化。
英国物理学家开尔文（原名汤姆逊）在研究卡诺和焦耳的工作时，发现了某种不和谐：按照能量守恒定律，热和功应该是等价的，可是按照卡诺的理论，热和功并不是完全相同的，因为功可以完全变成热而不需要任何条件，而热产生功却必须伴随有热向冷的耗散。
他在1849年的一篇论文中说：“热的理论需要进行认真改革，必须寻找新的实验事实。
”同时代的克劳修斯也认真研究了这些问题，他敏锐地看到不和谐存在于卡诺理论的内部。
他指出卡诺理论中关于热产生功必须伴随着热向冷的传递的结论是正确的，而热的量（即热质）不发生变化则是不对的。
克劳修斯在1850年发表的论文中提出，在热的理论中，除了能量守恒定律以外，还必须补充另外一条基本定律：“没有某种动力的消耗或其他变化，不可能使热从低温转移到高温。
”这条定律后来被称作热力学第二定律。
开尔文表述不可能制成一种循环动作的热机，从单一热源取热，使之完全变为功而不引起其它变化。
这是从能量消耗的角度说的。
开尔文表述还可以表述成：第二类永动机不可能实现[4] 。
第19章 热力学第二定律
③快速绝热压缩过程 (不可逆) 可逆过程 无摩擦的准静态过程
自发进行的宏观热力学过程都是不可逆的。
3. 孤立系进行可逆过程时熵不变
S 0 （孤立系，可逆过程）
可逆过程—系统总处于平衡态，为最大值；
孤立系—不受外界干扰，值不变。
24
例19-1
卡诺定理
早期蒸汽机效率<5%，怎样提高？卡诺定理作了回答。 1. 在相同高温热源和低温热源之间工作的任意的 可逆机都具有相同的效率。
与热现象有关的宏 观过程的不可逆性 宏观过程的方向性
各种实际宏观过程的方向性都是相互等价的 一种过程的方向性存在(或消失)，则另 一过程的方向性也存在(或消失)。 例 功变热不可逆 热传导不可逆 若热可以自动转变成功，则热可以自动从 低温物体传向高温物体（稍后证明）。
6
可逆过程与不可逆过程
设系统经某一过程从状态A变化到状态B。 如果存在另一过程，使系统进行逆向变化，从 状态B回复到初态A，而且在回复到初态A时， 周围的一切也都恢复原状，则该过程称为可逆 过程；否则称为不可逆过程。可逆过程是一种 理想的模型过程。 任何实际宏观过程都是不可逆过程
例19-3 热水熵变。把1kg,20℃的水放到100℃的炉 子 上 加 热 , 最 后 达 到 100℃, 水 的 比 热 是 4.18×103J/(kg· 分 别 求 水 和 炉 子 的 熵 变 K). ΔSw,ΔSf.
解:
水在炉子上被加热的过程,由于温差较大而是不可逆 过程.为了计算熵变需要设计一个可逆过程。
由上两式可得
S dS
1 2 2
dE +pdV T R ln V2 V1
1
2
CV,m dT T
高中物理第五章热力学定律第3节热力学第二定律素材鲁科版选修3_3
热力学第二定律热力学第二定律（second law of thermodynamics），热力学基本定律之一，其表述为：不可能把热从低温物体传到高温物体而不产生其他影响，或不可能从单一热源取热使之完全转换为有用的功而不产生其他影响，或不可逆热力过程中熵的微增量总是大于零。
又称“熵增定律”，表明了在自然过程中，一个孤立系统的总混乱度（即“熵”）不会减小。
1824年，法国工程师萨迪·卡诺提出了卡诺定理。
德国人克劳修斯（Rudolph Clausius）和英国人开尔文（Lord Kelvin）在热力学第一定律建立以后重新审查了卡诺定理，意识到卡诺定理必须依据一个新的定理，即热力学第二定律。
他们分别于1850年和1851年提出了克劳修斯表述和开尔文表述。
这两种表述在理念上是等价的。
违背热力学第二定律的永动机称为第二类永动机。
微克劳修斯表述不可能把热量从低温物体传向高温物体而不引起其它变化。
英国物理学家开尔文（原名汤姆逊）在研究卡诺和焦耳的工作时，发现了某种不和谐：按照能量守恒定律，热和功应该是等价的，可是按照卡诺的理论，热和功并不是完全相同的，因为功可以完全变成热而不需要任何条件，而热产生功却必须伴随有热向冷的耗散。
他在1849年的一篇论文中说：“热的理论需要进行认真改革，必须寻找新的实验事实。
”同时代的克劳修斯也认真研究了这些问题，他敏锐地看到不和谐存在于卡诺理论的内部。
他指出卡诺理论中关于热产生功必须伴随着热向冷的传递的结论是正确的，而热的量（即热质）不发生变化则是不对的。
克劳修斯在1850年发表的论文中提出，在热的理论中，除了能量守恒定律以外，还必须补充另外一条基本定律：“没有某种动力的消耗或其他变化，不可能使热从低温转移到高温。
”这条定律后来被称作热力学第二定律。
开尔文表述不可能制成一种循环动作的热机，从单一热源取热，使之完全变为功而不引起其它变化。
这是从能量消耗的角度说的。
开尔文表述还可以表述成：第二类永动机不可能实现[4] 。
热力学第二定律笔记
热力学第二定理解析
谈到热力学第二定理就需从第一定律说起，第一定理可以总结为：物体的内能=物理本身热量+对物体做的功，所以在进行能量转换时，物体系统内的总能量不会改变，但是第二定理就解释了为什么永动机不会存在的原因。
第二定理通过克劳修斯的表述：热量不能自发地从低温物体转移到高温物体。
简单地说就是克劳修斯认为功=热能，所以这句话可以理解为低能态需要做功才能到高能态，在生活中通过锤子敲击石头使其温度升高，就是应用了此理。
开尔文将其表述为：不可能从单一热源取热使之完全转换为有用的功而不产生其他影响。
简单地说就是，在功的转换过程中一定会产生能量损失，例如因为摩擦、惯性等原因以发生
物理形变、产生额外热量等方式损失能量，在生活中汽车需要冷冻液给发动机降温就是因为此理。
从分子层面上说，分子从有序到无序运动远比从无序到有序简单的多，而定向做功是分子的无序到有序的过程，做功中产生热量是分子有序到无序的过程。
从熵增方向上说，可以解释为孤立系统的熵永不减少，熵在可逆
过程中不变，在不可逆过程中增加。
简单点说，可以把熵看作成混乱度（entropy），用以代表物质系统的稳定性，如果发生的是可逆过程熵将不会改变，如果发生的是不可逆过程，那么物质系统将一定趋于混乱无序，也就是熵增。
总地来说，克劳修斯的表述讲述了能量不能凭空产生，只能通过做功来进行转移；而开尔文的表述解释了在定向做功的能量转移过程会产生大量的能量额外损失。
虽然一个物体系统内的总能量不会改变，但是在物体做功中发生能量转换的时候一定会产生额外的损失，达不到百分之百能量转换的定向做功，从而否定了永动机的存在。
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Heat dumped 倒掉的廢熱
No process is possible in which the sole result is the absorption of heat from a reservoir and its complete conversion into work. 沒有任何程序的淨効果可以是從單一個熱庫吸收熱量，然 後把它全部變成功。
• gasoline & diesel engines
• fossil-fueled & nuclear power plants • jet engines
汽油和柴油引擎
化石燃料和核子發電廠 噴射引擎
Perfect heat engine: coverts heat to work directly. 完美熱引擎: 把熱直接變成功。 2nd law of thermodynamics ( Kelvin-Planck version ): There is no perfect heat engine. 熱力學第二定律 ( 凱爾文- 普朗克 版 ) ： 沒有完美熱引擎。
打一個蛋，蛋黄蛋白混成一團
• Cups of cold & hot water in contact 幾杯冷和熱水貼在一起
( statistically more probable )
(统計上較有可能)
GOT IT? 19.1.
以下那些程序是不可逆的： (a) 把糖攪進咖啡中，
Which of these processes are irreversible: (a) stirring sugar into coffee,
Gas Turbine 氣渦輪
Power Plant Coal
發電廠 燃煤
Efficiency 効率 36% 30%
Nuclear 核子
19.1. Reversibility & Irreversibility 可逆性和不可逆性
時間
ห้องสมุดไป่ตู้
Bouncing ball:
彈跳的球:
Block slowed down by friction: Irreversible
• cylinder compressed adiabatically 氣缸絕熱地壓縮
( T rises to Th adiabatically T 絕熱地升至Th ) • gas in contact with Th , expands isothermally to do work; heat Qh = Wh absorbed 氣缸與Th 接觸，氣體等温膨脹作工；吸進 Qh=Wh的熱 • cylinder expands adiabatically 氣缸絕熱地膨脹 ( T drops to Tc adiabatically T 絕熱地降至Tc )
simple heat engine 簡單熱引擎
• cylinder in contact with Tc , gas compressed isothermally heat Qc = Wc dumped 氣缸與Tc 接觸，氣體等温壓縮；倒出 Qc = Wc 的熱
Efficiency 効率
Net Work 淨功 e Heat Input 外加熱
熱力學第二定律
可逆性和不可逆性 熱力學第二定律 第二定律的應用 熵和能量品質
Most energy extracted from the fuel in power plants is dumped to the environment as waste heat, here using a large cooling tower. 發電廠內從燃料抽取的能量，大部
(b)
建一幢房子，
(c) 用鐵球撞毀一幢房子， (d) 把房子逐塊拆下， (e) 利用水下墮的能量驅動機器， (f) 利用水下墮的能量加熱房子？
19.2. The 2nd Law of Thermodynamics 熱力學第二定律
熱庫
Heat engine extracts work from heat reservoirs. 熱引擎從熱庫取熱。
19. 2nd Law of Thermodynamics
1. 2. 3. 4. Reversibility & Irreversibility The 2nd Law of Thermodynamics Applications of the 2nd Law Entropy & Energy Quality 1. 2. 3. 4.
U 0 W Q
份都被當成廢熱而丟到環境裏；
圖中用的是一個大型冷卻塔。
Why is so much energy wasted? 為甚麼浪費這麼多能量？
2nd law: no Q W with 100% efficiency
第二定律：沒有 Q W 可以達到 100% 効率。
Efficiencies 効率
Engine 引擎 Gasoline 汽油 Diesel Steam 柴油 蒸氣 Efficiency 効率 18~20% up to 可達 40% ~8% up to 可達 40%
質塊因摩擦力 而慢下來: 不可逆 自發性程序: 有序 無序
reversible
可逆
Examples of irreversible processes: 不可逆程序範例: • Beating an egg, blending yolk & white Spontaneous process: order disorder
(b)
(c) (d) (e) (f)
building a house,
demolishing a house with a wrecking ball, demolishing a house by taking it apart piece by piece, harnessing the energy of falling water to drive machinery, harnessing the energy of falling water to heat a house?