热力学第二定律演示图36页PPT
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《物理化学》第三章 热力学第二定律PPT课件
例一:理想气体自由膨胀
原过程:Q=0,W=0,U=0, H=0
p2,V2
体系从T1,p1,V1 T2, 气体
真空
复原过程:
复原体系,恒温可逆压缩
WR
RT1
ln
V2 ,m V1,m
环境对体系做功
保持U=0,体系给环境放热,而且 QR=-WR
表明当体系复原时,在环境中有W的功变为Q的热,因 此环境能否复原,即理想气体自由膨胀能否成为可逆 过程,取决于热能否全部转化为功,而不引起任何其 他变化。
它们的逆过程都不能自动进行。当借助外力,系统 恢复原状后,会给环境留下不可磨灭的影响。
•化学反应 Zn+H2SO4等?
如图是一个典型的自发过程
小球
小球能量的变化:
热能
重力势能转变为动能,动能转化为热能,热传递给地面和小球。
最后,小球失去势能, 静止地停留在地面。此过程是不可逆转的。 或逆转的几率几乎为零。
能量转化守恒定律(热力学第一定律)的提出,根本上宣布 第一类永动机是不能造出的,它只说明了能量的守恒与转化及 在转化过程中各种能量之间的相互关系, 但不违背热力学第一 定律的过程是否就能发生呢?(同学们可以举很多实例)
热力学第一定律(热化学)告诉我们,在一定温度 下,化学反应H2和O2变成H2O的过程的能量变化可用U(或H) 来表示。
热力学第二定律(the second law of thermodynamics)将解答:
化学变化及自然界发生的一切过程进行 的方向及其限度
第二定律是决定自然界发展方向的根本 规律
学习思路
基本路线与讨论热力学第一定律相似, 先从人们在大量实验中的经验得出热力学第 二定律,建立几个热力学函数S、G、A,再 用其改变量判断过程的方向与限度。
热力学第二定律ppt课件
从单一热源吸收热量,全 部用来做功而不引起其它 变化叫做第二类永动机。
热力学第二定律的另一种表述就是: 第二类永动机不可能制成。
P61
对宏观过程方向的说明,都可以作为热二的表述。 例如:气体向真空的自由膨胀不可逆;
一切宏观自然过程的进行都具有方向性。
P61
柴薪时期
煤炭时期
石油时期
P61-62
Q2=Q1+W Q1=Q2+W
热机工作时能否将从高温热 库吸收的热量全部用来做功?
不能,从高温热库吸收的热量的一部分 用来做功,剩余的部分释放到低温热库。
Q1
热机工作:
P60
燃料燃烧 冷凝器或大气
漏气热损 散热热损 摩擦热损
燃料产生的 热量Q
输出机械功W
W< Q
P60
P61
对周围环境不产生 热力学方面的影响, 如吸热、放热、做 功、压强变化等。
P59
适用于宏观过程对微观过程不适用
P59
电冰箱通电后箱内温度低于箱外温度,并且还会 继续降温,直至达到设定的温度。显然这是热量从低 温物体传递到了高温物体。这一现象是否违背热力学 第二定律呢?
不违背。电冰箱能实现热量从低温物体传给高温 物体,但这不是自发地进行的,需要消耗电能。
制冷机工作时热量是自发地 从低温热库传到高温热库吗? 不是,有外界做功。
3.4 热力学第二定律
P59
可能发生这样的逆过程吗? 热量自发地由高温物体向低温物体传递的过程是不可逆的
可能发生这样的逆过程吗?
功可以自动转化为热 , 但热却不能自动转化为功。 通过摩擦而使功转变为热的过程是不可逆的。
热现象
物体间的传热 气体的膨胀
热力学第二定律演示图PPT36页
热力学第二定律演示图
21、没有人陪你走一辈子,所以你要 适应孤 独,没 有人会 帮你一 辈子, 所以你 要奋斗 一生。 22、当眼泪流尽的时候,留下的应该 是坚强 。 23、要改变命运,首先改变自己。
24、勇气很有理由被当作人类德性之 首,因 为这种 德性保 证了所 有其余 的德性 。--温 斯顿. 丘吉尔 。 25、梯子的梯阶从来不是用来搁脚的 ,它只 是让人 们的脚 放上一 段时间 ,以便 让别一 只脚能 够再往Байду номын сангаас上登。
66、节制使快乐增加并使享受加强。 ——德 谟克利 特 67、今天应做的事没有做,明天再早也 是耽误 了。——裴斯 泰洛齐 68、决定一个人的一生,以及整个命运 的,只 是一瞬 之间。 ——歌 德 69、懒人无法享受休息之乐。——拉布 克 70、浪费时间是一桩大罪过。——卢梭
21、没有人陪你走一辈子,所以你要 适应孤 独,没 有人会 帮你一 辈子, 所以你 要奋斗 一生。 22、当眼泪流尽的时候,留下的应该 是坚强 。 23、要改变命运,首先改变自己。
24、勇气很有理由被当作人类德性之 首,因 为这种 德性保 证了所 有其余 的德性 。--温 斯顿. 丘吉尔 。 25、梯子的梯阶从来不是用来搁脚的 ,它只 是让人 们的脚 放上一 段时间 ,以便 让别一 只脚能 够再往Байду номын сангаас上登。
66、节制使快乐增加并使享受加强。 ——德 谟克利 特 67、今天应做的事没有做,明天再早也 是耽误 了。——裴斯 泰洛齐 68、决定一个人的一生,以及整个命运 的,只 是一瞬 之间。 ——歌 德 69、懒人无法享受休息之乐。——拉布 克 70、浪费时间是一桩大罪过。——卢梭
第三章 热力学第二定律ppt课件
对整个大循环有:
骣 琪 琪 桫 δ T Q 1 1+δ T Q 2 2+骣 琪 琪 琪 桫 δ T Q 1 ⅱ 1 ⅱ +δ T Q 2 2+...=0
即:
å
δQr T
=
0
当小卡诺循环无限多时:
òÑ环积分为零,则所积变量应当是某函数
的全微分。该变量的积分值就应当只取决于系统的始、
整个过程系统对外作的功:
-W=- (W1+W2+W3+W4)
=nRT1lnV V21 +nRT2lnV V34 因23过程和41过程为绝热可逆过程,应用理想气 体绝热可逆过程方程式,有:
得:
TV1 K
V4=V3 Þ V3=V2
V1 V2
V4 V1
-W=nR(T1- T2)lnV V2 1
卡诺热机效率: h = -W Q1
W1 nRT1lnVV12
Q1 W1 nR1TlnVV12
❖2 3,绝热可逆膨胀
W 2=D U 2=nC V,m?(T2 T1)
❖3 4,恒温可逆压缩 U2 = 0
W3
=
-
nRT2
lnV4 V3
Q2 =-W3=nRT2lnV V4 3
❖4 1,绝热可逆压缩
W 4=D U 4=nC V,m?(T1 T2)
例:水流:水由高处往低处流; 传热: 热从高温物体传向低温物体; 扩散:NaCl溶液从高浓度向低浓度进行; 反应: Zn放在CuSO4溶液中
自发过程的共同特征
(1)自发过程单向朝着平衡方向发展 (2)自发过程都有做功的本领 (3)自发过程是不可逆过程
.
2.热力学第二定律的经典表述
克劳修斯(R.Clausius) :热从低温 物体传给高温物体而不产生其它变 化是不可能的.
骣 琪 琪 桫 δ T Q 1 1+δ T Q 2 2+骣 琪 琪 琪 桫 δ T Q 1 ⅱ 1 ⅱ +δ T Q 2 2+...=0
即:
å
δQr T
=
0
当小卡诺循环无限多时:
òÑ环积分为零,则所积变量应当是某函数
的全微分。该变量的积分值就应当只取决于系统的始、
整个过程系统对外作的功:
-W=- (W1+W2+W3+W4)
=nRT1lnV V21 +nRT2lnV V34 因23过程和41过程为绝热可逆过程,应用理想气 体绝热可逆过程方程式,有:
得:
TV1 K
V4=V3 Þ V3=V2
V1 V2
V4 V1
-W=nR(T1- T2)lnV V2 1
卡诺热机效率: h = -W Q1
W1 nRT1lnVV12
Q1 W1 nR1TlnVV12
❖2 3,绝热可逆膨胀
W 2=D U 2=nC V,m?(T2 T1)
❖3 4,恒温可逆压缩 U2 = 0
W3
=
-
nRT2
lnV4 V3
Q2 =-W3=nRT2lnV V4 3
❖4 1,绝热可逆压缩
W 4=D U 4=nC V,m?(T1 T2)
例:水流:水由高处往低处流; 传热: 热从高温物体传向低温物体; 扩散:NaCl溶液从高浓度向低浓度进行; 反应: Zn放在CuSO4溶液中
自发过程的共同特征
(1)自发过程单向朝着平衡方向发展 (2)自发过程都有做功的本领 (3)自发过程是不可逆过程
.
2.热力学第二定律的经典表述
克劳修斯(R.Clausius) :热从低温 物体传给高温物体而不产生其它变 化是不可能的.
第六章-热力学第二定律PPT课件
力学中称为方向性问题。
.
2
3,第二类永动机是不可能实现的
4,热力学第二定律与第一定律 相互独立互相补充
二,热力学第二定律的克劳修斯表述
克劳修斯(Rudolf Clausius,1822-1888),德国物理学家,对热力
学理论有杰出的贡献,曾提出热力学第二定律的克劳修斯表述和熵
的概念,并得出孤立系统的熵增加原理。他还是气体动理论和热力
.
4
3,更简单的克劳修斯表述:热量不可能自发地从低温热源传向高温热源。
通过以上内容,我们来判断以下说法正确与否:
① 功可变成热,热不能变成功。(若 对,举一例说明)
② 功可完全变成热,热不能完全变成功。(若不对,举一反例)
③ 功不能完全变成热,热能完全变成功。
④ 功可完全变成热,但要在外界作用下,热能完全变成功。
2,两种表述将的都是热和功的问题,功不仅限于机械功的广义 功,每一种功热转换过程也可以作为热力学第二定律的表述。
热力学第二定律不是若干典型热学事例的堆积仓库,物理定律也 不能停留在具体的表面描述,真正的热力学定律应当是对物理本 质的描述,不同的表述应当有共同的物理本质,热力学第二定律 应该有更好的叙述。
第六章,热力学第二定律
问题的引入:
1,焦耳理论与卡诺热机理论的矛盾:同属能量转换, 有用功变热可以全部实现,为什么反过来就不能全部 实现,能量转换与守恒定律可没有这样的限制。
2,热机效率始终小于1并不全是技术原因
3,大量与热有关的自然过程仅靠热力学第一定律是不 足以解释的:1)热传递是不可逆的;2)电影散场后, 观众自发离开影院走向各方,却不能自发地重新聚集在 原来的电影院; 3)空气自由膨胀不能自发收缩等。
小结:上述三个不可逆过程,在推理过程中,很容易找到使系统 复原的方法,但这种情况并不多见,并且花费很多精力时间去寻 找系统复原的方法,很不经济。所以,我们必须借助其他方法。
热力学第二定律ppt课件
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,使之全部变成 功 ,而不产生其他影响。 1.热机效率无法达到100%,总会有热损 2.任何热机都不可能把内能全部转化机械能
第二类永机不可制成,不可以制成的原因:违背热力学第二定律 热力学第二定律的各种表述都是的 等价 ,并可从一种表述导出另一种表述
C.电冰箱的工作原理不违反热力学第一定律
D.电冰箱的工作原理违反热力学第二定律
三、 热力学第二定律的开尔文表述
②不可能从单一热源吸收热量,使之全部变成 功,而不产生其他影响
机械能
全部转化(自发)
转化中有其他影响 (要向低温热库放热)
内能(热)
不产生其他影响:对周围环境不产生热力学方面的影响,如吸热、放 热、做功等
不会 因为分子的扩散运动是从密度较大的区域向密度较小的区域进行 并且这个过程是不可逆
一、自然界中宏观过程的方向性
情景二:将一块烧红的铁块投入冷水中,会发生什 么现象?
铁块放热,温度降低,水吸热,温度升高;最终两 者温度相同。
问题:一段时间后会不会出现铁块温度升高,水的温度 降低的情况?
不会出现;说明热量可以自发地从高温物体传到低温物体 而不可以自发地从低温物体传到高温物体
生其它影响。此时热机的效率η=1(100%), η=1的热机称为第二类永动机。
下列说法正确的有( D )
A.第二类永动机和第一类永动机一样,都违背了能量守恒定律,因此 不可能制成
B.根据能量守恒定律,经过不断地技术改进,热机的效率可以达到 100%
C.因为能量守恒,所以“能源危机”是不可能真正出现的
(多选)下图为电冰箱的工作原理示意图.压缩机工作时,强迫制冷剂在 冰箱内外的管道中不断循环.在蒸发器中制冷剂汽化吸收箱体内的热 量,经过冷凝器时制冷剂液化,放出热量到箱体外。下列说法正确的 是( BC )
不可能从单一热源吸收热量,使之全部变成 功 ,而不产生其他影响。 1.热机效率无法达到100%,总会有热损 2.任何热机都不可能把内能全部转化机械能
第二类永机不可制成,不可以制成的原因:违背热力学第二定律 热力学第二定律的各种表述都是的 等价 ,并可从一种表述导出另一种表述
C.电冰箱的工作原理不违反热力学第一定律
D.电冰箱的工作原理违反热力学第二定律
三、 热力学第二定律的开尔文表述
②不可能从单一热源吸收热量,使之全部变成 功,而不产生其他影响
机械能
全部转化(自发)
转化中有其他影响 (要向低温热库放热)
内能(热)
不产生其他影响:对周围环境不产生热力学方面的影响,如吸热、放 热、做功等
不会 因为分子的扩散运动是从密度较大的区域向密度较小的区域进行 并且这个过程是不可逆
一、自然界中宏观过程的方向性
情景二:将一块烧红的铁块投入冷水中,会发生什 么现象?
铁块放热,温度降低,水吸热,温度升高;最终两 者温度相同。
问题:一段时间后会不会出现铁块温度升高,水的温度 降低的情况?
不会出现;说明热量可以自发地从高温物体传到低温物体 而不可以自发地从低温物体传到高温物体
生其它影响。此时热机的效率η=1(100%), η=1的热机称为第二类永动机。
下列说法正确的有( D )
A.第二类永动机和第一类永动机一样,都违背了能量守恒定律,因此 不可能制成
B.根据能量守恒定律,经过不断地技术改进,热机的效率可以达到 100%
C.因为能量守恒,所以“能源危机”是不可能真正出现的
(多选)下图为电冰箱的工作原理示意图.压缩机工作时,强迫制冷剂在 冰箱内外的管道中不断循环.在蒸发器中制冷剂汽化吸收箱体内的热 量,经过冷凝器时制冷剂液化,放出热量到箱体外。下列说法正确的 是( BC )
人教版高中物理《热力学第二定律》优秀PPT课件
四、永动机不可能制成 1、 第二类永动机
概念:从单一热源吸收热量,全部用来做功 而不引起其它变化。(马儿吃草全部消化吸收)
结果:无一例外地归于失败。 原因:违背了跟热现象相联系的宏观自然过 程具有方向性的规律(热力学第二定律)。
2、热力学第二定律的另一种表达:第二类永 动机是不可能造成的。
热力学第二定律得其他描述: 1、一切宏观自然过程的进行都具有方向性。 2、气体向真空的自由膨胀是不可逆的。
即:热量不可能从低温物体传到高温物体而不产 生其他影响。
在整个自然界中,无论是他有生命的还是
无生命的,所有的宏观自发过程都具有单 向性,都有一定的方向性,都是一种不可 空想会想出很多绝妙的主意,但却办不成任何事情。
不大可能的事也许今天实现,根本不可能的事也许明天会实现。 我成功因为我志在成功!
逆过程。如河水向下流,重物向下落,山 再冷的石头,坐上三年也会暖。
如果我们想要更多的玫瑰花,就必须种植更多的玫瑰树。
岳被侵蚀,人的一生从婴儿到老年到死亡 辛勤的蜜蜂永没有时间悲哀。汽车坐垫布莱克
推销产品要针对顾客的心,不要针对顾客的头。 若不给自己设限,则人生中就没有限制你发挥的藩篱。
等。
机械能与内能转化的方向性的进一步讨论
热机:是一种把内能转化为机械能的装置。(汽油 机、柴油机、蒸汽轮机、喷气发动机等)
自发地传给电冰箱,使其温度逐渐升高.
(2)开尔文表述:不可能从单一热源吸取热量,使之完全变成功,而不产生其他影响。 按此设想就可制成一种无功致冷机,它无需消耗功就能致冷。
通过摩擦而使功转变为热的过程是不可逆的。
B.热量不可能由高温物体传递给低温物体 按此设想就可制成一种无功致冷机,它无需消耗功就能致冷。
物理学教学ppt§5-5热力学第二定律
2.不可逆过程
系统经某过程由一初态到达末态后,如不可能 使系统和外界都完全复原,则此过程称不可逆过 程。
二、自然过程的不可逆性 1.功热转换是不可逆过程
重物自动下落,叶片转动使水温升高,功全部 转化成热。
·
· 水自动冷却使叶片旋
水
叶片 转,从而提升重物,
则不可能自然进行。
重物 绝热壁
重物 热自动地转换为功 的过程不可能发生.
§5-5 热力学第二定律
由热力学第一定律知道: 一切热力学过程都应该满足能量守恒。 但是满足能量守恒的过程都能进行吗?
这是热力学第二定律要表达的内容。
热力学第二定律告诉我们,过程的进行还有 方向性的问题,满足能量守恒的过程不一定都能 进行。
一、可逆过程和不可逆过程 1.可逆过程
系统由一初态出发,经某过程到达一末态后, 如果能使系统回到初态而不在外界留下任何变化 (即系统和外界都恢复了原状),则此过程叫做可 逆过程.
2.热传导是不可逆过程 热量可以自动地从高温物体传向低温物体,但
相反的过程却不能发生。 热量不可能自动地从低温物体传向高温物体。
3.气体绝热自由膨胀是不可逆过程
真空
在绝热容器中抽去隔板,分子将自动膨胀充满整 个容器,最后达到平衡态。
自然过程是有摩擦损耗的非准静态过程,是不可逆 过程。
只有无摩擦的准静态过程才是可逆过程。
宏观态 微观态
热力学概率
1 1
4 4
6
实际观测到的总是均匀分布这种宏观态。即 系统最后所达到的平衡态。
平衡态 相应于一定宏观条件下 最大的状态。
结论
Ω平 Ωmax
1)平衡态对应与热力学概率最大的宏观状态。 2)如果初始时系统处于热力学概率不是最大的宏 观状态,则系统处于非平衡态,系统将向平衡态 过渡,最后达到平衡态。此时系统的热力学概率 最大。
系统经某过程由一初态到达末态后,如不可能 使系统和外界都完全复原,则此过程称不可逆过 程。
二、自然过程的不可逆性 1.功热转换是不可逆过程
重物自动下落,叶片转动使水温升高,功全部 转化成热。
·
· 水自动冷却使叶片旋
水
叶片 转,从而提升重物,
则不可能自然进行。
重物 绝热壁
重物 热自动地转换为功 的过程不可能发生.
§5-5 热力学第二定律
由热力学第一定律知道: 一切热力学过程都应该满足能量守恒。 但是满足能量守恒的过程都能进行吗?
这是热力学第二定律要表达的内容。
热力学第二定律告诉我们,过程的进行还有 方向性的问题,满足能量守恒的过程不一定都能 进行。
一、可逆过程和不可逆过程 1.可逆过程
系统由一初态出发,经某过程到达一末态后, 如果能使系统回到初态而不在外界留下任何变化 (即系统和外界都恢复了原状),则此过程叫做可 逆过程.
2.热传导是不可逆过程 热量可以自动地从高温物体传向低温物体,但
相反的过程却不能发生。 热量不可能自动地从低温物体传向高温物体。
3.气体绝热自由膨胀是不可逆过程
真空
在绝热容器中抽去隔板,分子将自动膨胀充满整 个容器,最后达到平衡态。
自然过程是有摩擦损耗的非准静态过程,是不可逆 过程。
只有无摩擦的准静态过程才是可逆过程。
宏观态 微观态
热力学概率
1 1
4 4
6
实际观测到的总是均匀分布这种宏观态。即 系统最后所达到的平衡态。
平衡态 相应于一定宏观条件下 最大的状态。
结论
Ω平 Ωmax
1)平衡态对应与热力学概率最大的宏观状态。 2)如果初始时系统处于热力学概率不是最大的宏 观状态,则系统处于非平衡态,系统将向平衡态 过渡,最后达到平衡态。此时系统的热力学概率 最大。
物理化学-热力学第二定律PPT课件
(2) 当T2-T1=0, (3) 当T1=0K,
=0 =100%
表述
第四节 卡诺定理
1. 所有工作在相同的高温热源与低温热源 之间的任意热机以卡诺热机的效率最大。
2.卡诺热机的效率只与两热源的温度有关, 而与工作物质无关
证明:
卡诺定理的数学表达式 R≧ I
T2–T1 ≧ T2
Q2+Q1 Q2
Q1 + T1
低电位
逆过程称为非自发过程
(2)不可逆性 理想气体真空膨胀 Q=0 W=0 U=0 再等温可逆压缩回去 U=0 Q=W 系统恢复,环境失W,而得Q
环境恢复,Q能否全部转变W
自发过程能否成为可逆过程,可归结为: 在不引起其它任何变化条件下,热能
否全部变为功。 焦尔的热功当量测定实验
一切自发过程都是不可逆过程
二、热力学第二定律数学表达式 ——克劳修斯不等式
U=0
W=Q1+Q2
W=W1+W2+W3+W4
=
nRT2ln(V2/V1)
-∫
T1 T2
CV
dT
+
nRT1ln(V4/V3)
-∫
T2 T1
CV
dT
W= nRT2ln(V2/V1) + nRT1ln(V4/V3) (2) 绝热膨胀
T2V2 -1 = T1V3 -1 (3) 绝热压缩
T2V1 -1 = T1V4 -1
式中, K1, K2, K 3 均为常数, Cp /CV
绝热功的求算
理想气体绝热可逆过程的功
W V2 pdV V1
=
K V2 V V1
dV
=
K
(1
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❖ 丰富你的人生
71、既然我已经踏上这条道路,那么,任何东西都不应妨碍我沿着这条路走下去。——康德 72、家庭成为快乐的种子在外也不致成为障碍物但在旅行之际却是夜间的伴侣。——西塞罗 73、坚持意志伟大的事业需要始终不渝的精神。——伏尔泰 74、路漫漫其修道远,吾将上下而求索。——屈原 75、内外相应,言行相称。——韩非
热力学第二定律演示图
51、没有哪个社会可以制订一部永远 适用的 宪法, 甚至一 条永远 适用的 法律。 ——杰 斐逊 52、法律源于人的自卫本能。——英 格索尔
53、人们通常会发现,法律就是这样 一种的 网,触 犯法律 的人, 小的可 以穿网 而过, 大的可 以破网 而出, 只有中 等的才 会坠入 网中。 ——申 斯通 54、法律就是法律它是一座雄伟的大 夏,庇 护着我 们大家 ;它的 每一块 砖石都 垒在另 一块砖 石上。 ——高 尔斯华 绥 55、今天的法律未必明天仍是法律。 ——罗·伯顿
71、既然我已经踏上这条道路,那么,任何东西都不应妨碍我沿着这条路走下去。——康德 72、家庭成为快乐的种子在外也不致成为障碍物但在旅行之际却是夜间的伴侣。——西塞罗 73、坚持意志伟大的事业需要始终不渝的精神。——伏尔泰 74、路漫漫其修道远,吾将上下而求索。——屈原 75、内外相应,言行相称。——韩非
热力学第二定律演示图
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