大学物理 热力学第二定律
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大学物理化学经典课件-3-热力学第二定律
05 热力学第二定律在工程技 术中应用
工程技术中不可逆过程分析
不可逆过程定义
在工程技术中，不可逆过 程指的是系统与环境之间 进行的无法自发逆转的能 量转换过程。
不可逆过程分类
根据能量转换形式，不可 逆过程可分为热传导、热 辐射、摩擦生热、化学反 应等多种类型。
不可逆过程影响
不可逆过程导致能量损失 和熵增加，降低系统能量 利用效率，并对环境造成 负面影响。
06 总结与展望
热力学第二定律重要性总结
热力学第二定律是自然界普遍适用的基本规律之一，它揭示了热现象的方向性和不可逆性，为热力学 的研究和应用提供了重要的理论基础。
热力学第二定律在能源转换和利用、环境保护、生态平衡等领域具有广泛的应用价值，对于推动可持续 发展和生态文明建设具有重要意义。
热力学第二定律的研究不仅深入到了热学、力学、电磁学等物理学各个领域，还拓展到了化学、生物学、 医学等其他自然科学领域，为多学科交叉研究提供了重要的桥梁和纽带。
提供了判断热过程进行方向的标准
根据热力学第二定律，可以判断一个热过程是否能够自发进行。如果一个热过程能够自发进行，那么它必须满足热力 学第二定律的要求。
为热力学的发展奠定了基础
热力学第二定律是热力学的基本定律之一，为热力学的发展奠定了基础。它揭示了热现象的本质和规律， 为热力学的研究和应用提供了重要的理论支持。
应用举例
在化学反应中，如果反应物和生成物处于同 一温度，则自发进行的反应总是向着熵增加 的方向进行。例如，氢气和氧气在点燃条件 下可以自发反应生成水，该反应的熵变小于
零，因此是一个自发进行的反应。
熵产生原因及影响因素
要点一
熵产生原因
熵的产生与系统的不可逆性密切相关。在不可逆过程中， 系统内部的微观状态数增加，导致系统的无序程度增加， 即熵增加。
热力学-6.热力学第二定律
证明
A
U T p p V T T V
pV
T
B
F
D
气体内能随体积的变化可 通过物态方程求得。
V T E C
H
G
V
例 已知范德瓦尔斯气体的物态方程，求其内能。
U V
T
T
p
T
V
p
v2a V2
U v2a f (T ) C V
T
v2a
T0 CV dT V U0
例 已知光子气的物态方程 p 1 aT 4 ，求其内能
密度u。
3
u aT 4 斯特藩-玻尔兹曼定律
二、表面张力随温度的变化
单位面积表面内能 u T d
dT
例 某一理想电池,10℃时的电动势为12V,11 ℃ 时的电动势为12.01V,若在10 ℃时充电50Ah, 试计算在此过程中交换的热量。
自克劳修斯提出熵这一概念后，一百多年来，熵的讨 论已波及到信息论、控制论、概率论、数论、天体物理、 宇宙论和生命及社会等多个不同领域。
1923年，德国科学家普朗克来中国讲学用到 entropy这个词，胡刚复教授翻译时灵机一动 ，把“商”字加火旁来意译entropy这个字， 创造了“熵”字，发音同“商”。
热源间的一切热机，其循环热效率均相等。 气体经一个正循环后，系统本身没有变化。 气体经一个正循环后，系统和外界都没有变
化。 气体经一个正循环后，再沿相反方向进行一
逆循环，则系统和外界都没有任何变化。
某人声称开发出电阻加热器每消耗 1kwh电力就给房间供热1.2kwh。
这合理吗?是永动机吗？为什么？
热力学第二定律的表述及理解
热力学第二定律的表述理解热力学第一定律阐明了能量转换过程中的守恒关系，指出了不消耗能量而能不断输出功的第一类永动机确是一种幻想。
热力学第二定律则更深刻地揭示了能量的品质问题。
熵，或许发明这一物理量的先贤也未始能预料到其对自然科学甚至哲学竟能产生如此巨大的影响。
热力学第二定律有数种表达形式，最闻名于世的有克劳修斯表达和开尔文表达。
1.开尔文表述英国物理学家开尔文（1824～1907），1845年毕业于剑桥大学，1846年受聘为格拉斯哥大学自然哲学教授，长达50余年，1851年被选为英国皇家学会会员，1877年被选为法国科学院院士，1890年至1895年担任皇家学会会长，他对热学和电磁学的发展都作出了重要的贡献。
1851年开尔文在爱丁堡皇家学会会刊上发表了一篇论文，题目是“论热的动力理论”，文章指出：不存在这样一个循环过程，系统从单一热源吸收热量，使之完全变为有用功而不产生其他影响.表述中“单一热源”是指温度均匀且恒定的热源；“其他影响”指除了由单一热源吸热，把吸收的热用来做功以外的任何其他变化.若有其他影响产生时，把由单一热源吸来的热量全部用以对外做功是可能的.自然界任何形式的能都可能转化为热，但热却不能在不产生其他影响的条件下完全转变成其他形式的能.开尔文的论述虽然较克劳修斯晚一年，但他的论述更为明确，使得热力学第二定律的研究更加深入，此外，开尔文还从第二定律断言：能量耗散是普遍趋势.2.克劳修斯表述德国物理学家克劳修斯（1822～1888），曾在柏林大学学习4年，后于1848年毕业于哈雷大学.1850年他任柏林皇家炮工学校物理教授，1855年后他相继任苏黎士维尔茨堡和波恩大学物理教授.他除了建立热力学第二定律，引入态函数——熵，还对气体分子动理论做了较全面的论述，用统计平均的方法导出了理想气体的压强、温度和气体的平均自由程公式。
克劳修斯于1850年在《德国物理学年鉴》上率先发表了《论热的动力及能由此推出的关于热本质的定律》，把卡诺定理作了扬弃而改造成与热力学第一定律并列的热力学第二定律.他提出，热量总是自动地从高温物体传到低温物体，不可能自动地由低温物体向高温物体传递.或者说不可能把热量从低温物体传到高温物体，而不引起其他变化.即在自然条件下，这个转变过程是不可逆的，若想让热传递的方向逆转，则必须消耗功才能实现.以上两种表述是等效的，说明了热量不可能全部转化为机械功以及这一转化过程的方向性.人们一度曾设想一种能从单一热源吸收热量，使之完全转变成有用的机械功而不产生其他影响的第二类永动机，第二类永动机虽不违背热力学第一定律，但违背热力学第二定律，因而是不可能造成的.第二定律除了以上两种表述外，还有其他不同的表述，例如热效率为100%的热机是不可能制成的；不需要由外加功而可操作致冷的机器是不可能造成的等.第二定律无论采用何种表述，其内容实质相同，不外乎主张不可逆变化的存在.各种表述的实质在于说明一切与热现象有关的实际宏观过程都是不可逆的。
大学热学物理知识点总结
大学热学物理知识点总结1.热力学基本定律热力学基本定律是热学物理的基础，它包括三个基本定律，分别是热力学第一定律、热力学第二定律和热力学第三定律。
（1）热力学第一定律热力学第一定律是能量守恒定律的热学表述，它规定了热力学系统能量的守恒性质。
简单地说，热力学第一定律表明了热力学系统能量的增减只与系统对外界做功和与外界热交换有关。
热力学第一定律的数学表达式为ΔU=Q-W，其中ΔU表示系统内能的增量，Q表示系统吸热的大小，W表示系统对外界所作的功。
由此可以看出，系统的内能变化量等于吸收热量减去做的功。
（2）热力学第二定律热力学第二定律是热力学系统不可逆性的表述，它规定了热力学系统内部的熵增原理，即系统的熵不会减小，而只会增加或保持不变。
简单地说，热力学第二定律表明了热力学系统内部的任何一种热力学过程都是不可逆的。
这意味着热力学系统永远无法使热量全部转化为功，总会有一部分热量被转化为无效热。
热力学第二定律还表明了热力学过程的方向性，即热量只能从高温物体传递到低温物体，而不能反向传递。
（3）热力学第三定律热力学第三定律规定了当温度趋于绝对零度时，任何物质的熵都将趋于一个有限值，这个有限值通常被定义为零。
简单地说，热力学第三定律表明了在绝对零度时，任何系统的熵都将趋于零。
热力学第三定律的提出对于热学物理的研究具有非常重要的意义，它为我们理解热学系统的性质提供了重要的基础。
2.热力学过程热力学过程是指热力学系统内部发生的一系列变化，包括各种状态参数的变化和热力学系统对外界的能量交换。
常见的热力学过程有等温过程、绝热过程、等容过程和等压过程等。
这些过程在日常生活以及工业生产中都有着广泛的应用。
（1）等温过程等温过程是指在恒定温度下进行的热力学过程。
在等温过程中，系统对外界做的功和吸收的热量之比是一个常数。
这意味着等温过程的压强和体积成反比，在P-V图上表现为一条双曲线。
常见的等温过程有等温膨胀和等温压缩等。
（2）绝热过程绝热过程是指在无热交换的情况下进行的热力学过程。
大学物理第三章热力学第一定律第四章热力学第二定律
B C AD
氮气 氦气
35
B C AD
氮气 氦气
解： 取（A+B）两部分的气体为研究系统， 在外界压缩A部分气体、作功为A的过程 中，系统与外界交换的热量 Q 0
Q E ( A) 0
36
B
氮气
C
AD
氦气
系统内能的变化为
E E A E B
5 E B RTB 2
内能：态函数,系统每个状态都对应着一定内能的数值。 功、热量：只有在状态变化过程中才有意义，状态不 变，无功、热可言。
9
五、热力学第一定律
1. 数学表式 ★ 积分形式 ★ 微分形式
Q E A
dQ dE dA
10
2. 热力学第一定律的物理意义 （1）外界对系统所传递的热量 Q , 一部分用于 系统对外作功，一部分使系统内能增加。 （2）热一律是包括热现象在内的能量转换和守恒 定律。
m i E RT M2
m i i m E RT R T末 T初） （ M2 2M
i dE RdT 2
8
注意 ：
10 作功和传热对改变系统的内能效果是一样的。 （要提高一杯水的温度，可加热，也可搅拌）
20 国际单位制中，功、热、内能单位都是焦耳（J）。 （1卡 = 4.18 焦耳) 30 功和热量都是系统内能变化的量度,但功和热本身不 是内能。
绝热线
斜 率
PV C1
dP K 绝热 dV
P V
26
K 绝热 同一点 P0，V0，T0 斜率之比 （ ） K 等温
P0 K绝热 V0 P0 K等温 V0
P
a
等温
结论：绝热线比等温线陡峭
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。
大学物理化学 第二章 热力学第二定律学习指导及习题解答
3．熵可以合理地指定
Sm$
(0K)
0
，热力学能是否也可以指定
U
$ m
(0K)
0
呢？
答：按能斯特热定理，当温度趋于0K，即绝对零度时，凝聚系统中等温变化过
程的熵变趋于零，即
， 只要满足此式，我们就可以任意
选取物质在0K时的任意摩尔熵值作为参考值，显然 Sm$ (0K) 0 是一种最方便的
选择。但0K时反应的热力学能变化并不等于零，
（2）变温过程
A．等压变温过程 始态 A（p1,V1,T1） 终态 B（p 1,V2,T2）
S
T2
δQ R
T T1
T2 Cp d T T T1
Cp
ln
T2 T1
B．等容变温过程 始态 A（p1,V1,T1） 终态 B（p2,V1,T2）
S
T2
δQ R
T T1
C．绝热过程
T2 CV d T T T1
，所以不
能指定
U
$ m
(0K)
0
。
4．孤立系统从始态不可逆进行至终态S＞0，若从同一始态可逆进行至同
一终态时，则S＝0。这一说法是否正确？
答：不正确。熵是状态函数与变化的途径无关，故只要始态与终态一定S
必有定值，孤立系统中的不可逆过程S＞0，而可逆过程S＝0 是毋庸置疑的，
问题是孤立系统的可逆过程与不可逆过程若从同一始态出发是不可能达到相同
4．熵 （1）熵的定义式
dS δ QR T
或
S SB SA
B δ QR AT
注意，上述过程的热不是任意过程发生时，系统与环境交换的热量，而必须是在
可逆过程中系统与环境交换的热。
热力学第二定律具体内容
热力学第二定律具体内容：热力学第二定律是热力学定律之一,是指热永远都只能由热处转到冷处.热力学第二定律是描述热量的传递方向的分子有规则运动的机械能可以完全转化为分子无规则运动的热能；热能却不能完全转化为机械能.此定律的一种常用的表达方式是,每一个自发的物理或化学过程总是向著熵（entropy）增高的方向发展.熵是一种不能转化为功的热能.熵的改变量等于热量的改变量除以绝对温度.高、低温度各自集中时,熵值很低；温度均匀扩散时,熵值增高.物体有秩序时,熵值低；物体无序时,熵值便增高.现在整个宇宙正在由有序趋于无序,由有规则趋于无规则,宇宙间熵的总量在增加.克劳修斯表述不可能把热量从低温物体传到高温物体而不引起其他变化.开尔文表述不可能从单一热源吸取热量,使之完全变为有用功而不产生其他影响.开尔文表述还可以表述成：第二类永动机不可能造成.若要简捷热能不能完全转化为机械能,只能从高温物体传到低温物体。
热力学第二定律的通俗解释
热力学第二定律的通俗解释
热力学第二定律的通俗解释是：热量不会自发地从低温物体传递到高温物体，而是会自发地从高温物体传递到低温物体。
热力学第二定律也可以表述为：在任何热力学过程中，总是存在一个物理量，即热力学熵，随时间不断增加，除非输入能量来降低熵。
热力学熵描述了系统的无序程度，包括温度、压力、体积、物质等物理性质。
熵的增加代表了系统不可逆的趋势，热能总是从高温度向低温度流动，而不会相反。
热力学第二定律是物理学的重要定律，性质类似于牛顿第二定律和能量守恒定律。
它指导了许多工程和自然科学领域的应用，例如热工学、热电力学和化学反应动力学等。
大学物理 热力学第二定律
作者 杨 鑫
8.3 热力学第二定律
第8章 热力学基础 21
玻尔兹曼 熵 四、 1.定 义
S
S k ln Ω J / K S S1 S 2
熵是系统内分子热运 2. 熵的微观意义 动 无 序 性 的 量 度
3.熵具有可加性
4 . 熵 增 在孤立系统中所进行的自然过程 加 原 理 总是沿着熵增大的方向进行
五、玻尔兹曼熵
作者 杨 鑫
8.3 热力学第二定律
第8章 热力学基础
6
一、热力学第二定律的两种表述
高温热源T1
工作 物质
Q吸
A
A净
Q吸
Q放
Q 低温热源 T放 2
Q放 Q放
0
1
Q放 Q吸
1
在 一 个 循 环 中 循环效 实 率就可 践 只从单一热源吸热 达 到 证 并使之完全变为K
在孤立系统中所进行的自然过程
总是沿着熵增大的方向进行 平衡态对应于熵最大的状态
作者 杨 鑫
ΔS 0
8.3 热力学第二定律
第8章 热力学基础 16
4.根据 ΔS 来判断过程的性质和进行方向
ΔS 0 ΔS 0 ΔS 0
体系自发地向熵 过程不可逆 增大的方向进行 过 程 可 逆 等熵过程 过程不能自发地进行
第8章 热力学基础
3
2.逆循环 (1)定义 (2)致 冷 机
P
o
A净
V
A净 0
(3) 制冷 系数
Q放 A | Q 吸 低温热源T
2
高温热源T1 工 Q 放 作 物 Q吸 质
按逆循 环工作 的机器
作者 杨 鑫
Q吸
8.3 热力学第二定律
第8章 热力学基础 21
玻尔兹曼 熵 四、 1.定 义
S
S k ln Ω J / K S S1 S 2
熵是系统内分子热运 2. 熵的微观意义 动 无 序 性 的 量 度
3.熵具有可加性
4 . 熵 增 在孤立系统中所进行的自然过程 加 原 理 总是沿着熵增大的方向进行
五、玻尔兹曼熵
作者 杨 鑫
8.3 热力学第二定律
第8章 热力学基础
6
一、热力学第二定律的两种表述
高温热源T1
工作 物质
Q吸
A
A净
Q吸
Q放
Q 低温热源 T放 2
Q放 Q放
0
1
Q放 Q吸
1
在 一 个 循 环 中 循环效 实 率就可 践 只从单一热源吸热 达 到 证 并使之完全变为K
在孤立系统中所进行的自然过程
总是沿着熵增大的方向进行 平衡态对应于熵最大的状态
作者 杨 鑫
ΔS 0
8.3 热力学第二定律
第8章 热力学基础 16
4.根据 ΔS 来判断过程的性质和进行方向
ΔS 0 ΔS 0 ΔS 0
体系自发地向熵 过程不可逆 增大的方向进行 过 程 可 逆 等熵过程 过程不能自发地进行
第8章 热力学基础
3
2.逆循环 (1)定义 (2)致 冷 机
P
o
A净
V
A净 0
(3) 制冷 系数
Q放 A | Q 吸 低温热源T
2
高温热源T1 工 Q 放 作 物 Q吸 质
按逆循 环工作 的机器
作者 杨 鑫
Q吸
大学物理课件：热力学第二定律
注意
1 热力学第二定律是大量实验和经验 的总结.
2 热力学第二定律开尔文说法与克劳 修斯说法具有等效性 . p237
3 热力学第二定律可有多种说法（气 体自由膨胀的不可逆性问题），每种说法都 反映了自然界过程进行的方向性 .
2 可逆过程与不可逆过程
可逆过程 : 在系统状态变化过程中，如果 逆过程能重复正过程的每一状态，而且不引 起其它变化，这样的过程叫做可逆过程 .
RRTT2 1lnlnVV43VV12
B — C 绝热过程
T1V2 1 T2V3 1
D — A 绝热过程
T1V1 1 T2V4 1
V2 V3 V1 V4
卡诺致冷机（卡诺逆循环）
p
A Q1
T1 T2
高温热源T1
Q1
T1 B
卡诺致冷机 W
W
o
D
Q2 T2
C
V
Q2
低温热源T2
卡诺致冷机致冷系数
e Q2 T2 Q1 Q2 T1 T2
25% 8%
pA
c
W
高温热源
Q1
d
B
致冷机 W
o VA
Q2
VB V
低温热源
致冷机致冷系数 e Q2 Q2 W Q1 Q2
冰箱循环示意图
3 卡诺循环
1698年萨维利和1705年纽可门先后发 明了蒸汽机 ，当时蒸汽机的效率极低 . 1765年瓦特进行了重大改进 ，大大提高了 效率 .
( p2,V2,T )
绝热自由膨胀过程是不可逆的 .
热力学第二定律的实质
自然界一切与热现象有关的实际宏观过
程都是不可逆的 . ➢ 热功转换 功
有序
完全 不完全 自发
大学物理教程-热力学第二定律
15.1 热力学第二定律 卡诺定理
Harbin Institute of Technology at Weihai
15.1.3 各种不可逆过程是互相联系的
同理，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。
T1热库
假
想
装
置
Q2
T1热库
Q1
工
质
卡诺
热机
Q2
Q2
T2热库
A
Q1- Q2
态温度等于末态温度，末态体积为初态体积的2倍，可以任意设计符
合此条件的可逆过程计算该实际过程的熵变∆S >0即可，转变成另外
一种题型如下页延伸题所示。
14
哈尔滨工业大学(威海)
15.2 克劳修斯熵公式 熵增加原理
Harbin Institute of Technology at Weihai
大学物理教程
15.1.5 卡诺定理
（1）在温度为T1的高温热库和温度为T2的低温热库之间工作的一切可逆热机，无论
用什么工作物质，其效率相等，都等于
T2
η 1
T1
（2）在温度为T1的高温热库和温度为T2的低温热库之间工作的一切不可逆热机，其
效率不可能高于可逆热机的效率。
T2
1
T1
10
哈尔滨工业大学(威海)
大学物理教程
例2. 质量为m1、温度为T1的冷水与质量为m2、温度为T2的热水共置于一
绝热容器内，已知水的比热容为c。试求 (1) 平衡建立后，系统最
后的温度；(2) 系统总的熵变。
解: (1)依题意，设最后温度为 T ， 则有: Q1吸 Q2放，由比热容定义得：
cm1 T T1 cm2 T2 T
大学物理热力学第二定律(课件)
P
a Q1
1. a-d 2. d-c 3. c-b
绝热膨胀（降温）； 等温膨胀（吸热）； 绝热压缩（升温）；
b
4. b-a 等温压缩（放热）。
A
外界对系统作功，系统从低温
T1
热源吸热，向高温热源放热。
d
（冰箱的工作原理） c
Q2
T2
O
V
§4-3 循环过程
二、卡诺循环 2.卡诺致冷机 若将卡诺循环逆向进行就构成了卡诺致冷机
§4-3 循环过程
一、循环过程 系统经过一系列变化又回到原来状态的过程称为循
环过程。 如果循环过程中各个阶段都是准静态过程，这个循
环过程可以用p-V图上一条闭合曲线来表示。
循环过程 △E = 0 ， Q净=A净
P
正循环 （顺时针循环 A﹥0）
a
O
V
§4-3 循环过程
一、循环过程 系统经过一系列变化又回到原来状态的过程称为循
c
A Q1
Q1 Q2 Q1
1 Q2 Q1
1 T2 T1
结论：
c
1
T2 T1
（1）完成一次卡诺循环必须有高温和低温两个热源。
（2）卡诺热机的效率只与高低温热源的温度有关，与 工作物质无关。提高热机效率的有效途径是提高两个热源 的温度差。
（3）由于Q2≠ 0，T2 ≠ 0，卡诺热机的效率 C﹤1。
Q2 T2 Q1 T1
如果循环过程中不向低温热源
放热，即Q2=0，则效率C=1。实践
证明做不到。
讨论
图中两卡诺循环 1 2 吗 ？
p
A1>A2
T2 A1
T1
A1=A2
复旦大学大学物理 2-5 第5章 热力学第二定律和第三定律
热量从高温自动传向低温物体的过程是不可逆的. 自由膨胀的过程是不可逆的。 一切自发过程都是单方向进行的不可逆过程。
墨水在水中的扩散
过程不可逆的因素 不平衡和摩擦等耗散因素的存在，是导致过程不可逆的原因。 如气体的自由扩散是由密度或压强不平衡引起的，热传导是由 温度不平衡引起的，功转换为热是由于做功过程中存在摩擦阻力 等耗散因素
S 2 S1
p 1
可逆
b
2
1
dQ T
dQ T
o
a 2 V
S 2 S1
可逆
2
1
dQ T
例如理想气体准静态绝热过程 对于微小过程 由热力学第一定律
综合了热力学第一、第二定律的可逆过程的基本 热力学关系式。
二、熵的计算
1. 熵是态函数 2. 熵是广延量 3. 对可逆过程
S 2 S1
b — c 绝热膨胀
效率与S无关，说明相同 高低温热源之间所有可逆卡 诺循环效率都相同！
c — d 等温压缩 d — a 绝热压缩
[例 ] 设一卡诺机工作于高低温热源之间（T1，T2）， 求每次循环工作物质和两热源这个系统的熵变。
为什么？ 工作物质 两热源 负号
[例] 循环ABCDEFA， 等温：AB，CD，EF
功热转换过程具有方向性。
•实际热力学过程中传热、作功都是在有限温差和压强 差下发生的，同时各种摩擦和损耗又不可避免，所以 一切实际热力学过程都是不可逆过程！
§5.1 热力学第二定律
热力学过程必须满足能量守恒，即必须满 足热力学第一定律，但是满足热力学第一 定律的过程是否就一定能实现？
高温热源T1 Q1 A Q2 低温热源T2
第二类永动机
二、热力学第二定律
大学物理化学 热力学第二定律
说明：
（1）隔离体系中所发生的一切不可逆过程，
都使其熵值增加： 过程方向的标志；
dS隔离，这0 是自发
（2）隔离体系中所发生的一切可逆过程， 其熵值都保持不变：dS隔离 0 ，这是体 系已达到平衡态的标志。平衡态是自发 过程的限度；
（3）隔离体系不可能发生使其熵值减少的 过程。
熵增加原理：隔离体系所发生的一切自 发过程都是朝着使其熵值增加的方向进 行，一直到隔离体系的熵值达到最大为 止，即体系处于平衡态。
三、熵的物理意义
1.自发过程的本质 自发过程的方向性归结为功热转换的不 可逆性。
热：分子混乱运动的表现；
功：一种稳定有序运动的表现；
功热转换：分子由有序状态自发地变为 无序状态，即混乱度增加。无序运动却 不会自动地变为有序运动。
从微观上讲：
热功转换不可逆性是分子运动由混乱程 度较小的状态自发地向混乱程度较大的 状态变化的必然结果。一切不可逆过程 都是向混乱度增加的方向进行。
RT2
ln V4 V3
CV ,m (T2
T1)
RT1
ln
V2 V1
RT2
ln V4 V3
TV 1 常数，有：
T1V2 1 T2V3 1,T2V4 1 T1V1 1
V2 V3
1
V1 V4
1
V2 V1
nA TA
恒容
nB TB
变温
nA T’
n=nA+nB T’
恒温
膨胀
nB T’
S S A S B
S A
nA .CV .m
ln
（1）隔离体系中所发生的一切不可逆过程，
都使其熵值增加： 过程方向的标志；
dS隔离，这0 是自发
（2）隔离体系中所发生的一切可逆过程， 其熵值都保持不变：dS隔离 0 ，这是体 系已达到平衡态的标志。平衡态是自发 过程的限度；
（3）隔离体系不可能发生使其熵值减少的 过程。
熵增加原理：隔离体系所发生的一切自 发过程都是朝着使其熵值增加的方向进 行，一直到隔离体系的熵值达到最大为 止，即体系处于平衡态。
三、熵的物理意义
1.自发过程的本质 自发过程的方向性归结为功热转换的不 可逆性。
热：分子混乱运动的表现；
功：一种稳定有序运动的表现；
功热转换：分子由有序状态自发地变为 无序状态，即混乱度增加。无序运动却 不会自动地变为有序运动。
从微观上讲：
热功转换不可逆性是分子运动由混乱程 度较小的状态自发地向混乱程度较大的 状态变化的必然结果。一切不可逆过程 都是向混乱度增加的方向进行。
RT2
ln V4 V3
CV ,m (T2
T1)
RT1
ln
V2 V1
RT2
ln V4 V3
TV 1 常数，有：
T1V2 1 T2V3 1,T2V4 1 T1V1 1
V2 V3
1
V1 V4
1
V2 V1
nA TA
恒容
nB TB
变温
nA T’
n=nA+nB T’
恒温
膨胀
nB T’
S S A S B
S A
nA .CV .m
ln
大学物理化学 第三章 热力学第二定律2
封闭系统，T、P、W’＝0 的过程
不等式判别过程自发进行的方向；等式作为系统平衡的判据
三. △G 及△A 的计算
A U TS
def
A U TS
G H TS
G H TS
def
恒T过程
A U T S
G H T S
由基本公式： G H TS 非恒T G H T2S2 T S1 【S2 ＝S1 ＋△S】 1 1.单纯 PVT 变化
△S1
1mol H2O(l) T2＝0℃ P2＝101325Pa
△S2
△S3
1mol H2O(s) T2＝0℃ P2 ＝101325Pa
△S＝ △S1+ △S2+ △S3
T1 S 3 n Cp ,m 冰 ln T 2
1mol H2O(l) T1＝－10℃ P1＝101325Pa 可逆 恒P变T △S1 、△H1
－W≤ 系统 Helmholtz自由能的减少
【 恒T 】
TA W
自 发不 可 逆 , 平衡，可逆
恒T可逆过程 －△T,RA ＝ －Wmax,R ，系统对外作 最大可逆功，等于A 的减少值;故把A称为功函
3. Helmholtz判据式
【 恒T 】
d T A W
自 发 平 衡
四. S、A、G 判据
判断过程自发进行的方向和限度是热力学第二定律的核心内 容。由热力学第二定律得到的三个状态函数S、A、G ， 都可 作为过程自发方向和限度的判据，只是适用的条件不同 判据 S A G 适用范围 孤立系统中任何过程 封闭系统，T、V、W’＝0 的过程 自发过程方向 S增大，△S≥0, dS≥0 A减小，△A≤0, dA≤0 G减小，△G≤0, dG≤0
大学物理热力学第二定律
2.关于熵的几点说明 （1）熵是描述平衡态参量的函数，即与U、H相 同，S是态函数。只要系统的平衡态确定，熵就 完全确定，而与到达这一平衡态的路径无关 （2）计算两个态之间的熵变，可选择任一可逆 过程连接始末两态 （3）熵是广延量，即系统如果分为几个部分， 各部分熵变之和等于系统的熵变。
ch27
[例题27.1]已知在p=1.013105和T=273.15K下，冰融化为 水的熔化热为q = 334 kJ/kg. 试求1.00 kg冰融化为水时 的熵变。
review
ch27
有关可逆和不可逆过程
实现可逆过程的条件：准静态过程；过程无耗散 自然界中真实存在的过程都是不可逆的
热力学第二定律的表述
开尔文表述：不可能从单一热源吸取热量，使之完 全变为有用的功而不产生其他影响。 热功转换是不可逆过程
克劳修斯表述：不可能从单一热源吸取热量，使之 完全变为有用的功而不产生其他影响。
热平衡的自由焓判据 ：系统在温度和压强不变的 情况下，对于各种可能的变动，平衡态的自由焓 或吉布斯函数最小。
§27-4 热力学第三定律
ch27
一、能斯特定理
凝聚系统在等温过程中的熵改变，随着绝对 温度趋近于零而趋于零
T 0 K
lim (S )T 0
二、热力学第三定律
绝对零度不能达到原理：不可能施行有限的 过程把一个物体冷却到绝对零度。
5.熵增加原理与卡诺定理 （1）热机不可能只有一个热源 热机 S＝0 热源 S>0 功库 S＝0
ch27
孤立的复 合系统
（2）卡诺定理的证明
Q1 Q2 St T1 T2
≥0
Q1 Q2 A U 0
A≤ Q1 (T1 T2 ) T1
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作者 杨 鑫
8.3 热力学第二定律
第8章 热力学基础 22
玻尔兹曼 熵 四、 1.定 1.定 义
S
熵是系统内分子热运 2 . 熵的微观意义 动 无 序 性 的 量 度 3.熵具有可加性 3.熵具有可加性
S= k ln
J/ K
S= S1+ S2
4 . 熵 增 在孤立系统中所进行的自然过程 加 原 理 总是沿着熵增大的方向进行
都 是 不 可 逆 的
视频： 不可逆过程
低温热源T 低温热源 2
鑫
8.3 热力学第二定律
第8章 热力学基础 12
等 温 膨 胀
恒 温 热 源
A→
→Q →Q
Q吸 = A 系统对外 Q放 = A 外对系统
无限缓慢 膨胀过程 可逆过程 无摩擦 准静态过程
作者 杨 鑫
8.3 热力学第二定律
第8章 热力学基础 13
作者 杨 鑫 演示： 演示：等温彭胀 视频: 视频: 第二类永动机
8.3 热力学第二定律
第8章 热力学基础
9
热量不 能自动 Q吸 一 定 地由低 A ↓ →0 温 物 体 传向高 温物体 ↑ 外 界 不 对 系 统 作 功 是否 2.克劳修斯表述
高温热源T 高温热源 1 工 作 物 质
Q放
Q吸
ω ω →∞
∆S > 0
作者 杨 鑫
平衡态对应于熵最大的状态
8.3 热力学第二定律
第8章 热力学基础 23
五、卡诺定理与克劳修斯熵 在 相 同 的 高 温 热 源 和 低 温 1. 热 源 之 间 工 作 的 一 切 热 机 卡 诺 (1) 可 逆 热 机 ( 2 ) 不 可 逆 热 机 定 其效率都相等 效 可逆热 不大于 理 机效率 与工作物质无关 率
作者 杨 鑫
8.3 热力学第二定律
第8章 热力学基础 15
微观状态 宏观 宏观状态 热力 4 个 微观态数 对应的微 学概 A B 状态 观状态数 率 粒子 16 ＝ 4 A4B0 1 abcd 1
2
N
N 2
对孤立系统
dab c ab cd 自 然 过 程 ac b d 总是沿着热力 ad bc A2B2 总是沿着热力 bc ad 学概率增大的 学概率增大的 bd ac
作者 杨 鑫
8.3 热力学第二定律
第8章 热力学基础 21
三、热力学第二定律的实质及意义 1.实 1.实 自然界中一切与热现 质 象有关的实际宏观过 程 都 是 不 可 逆 的
一切自然过程总是沿着无 2.微观意义 2.微观意义 序 性 增 大 的 方 向 进 行 对孤立系统，自然过程 3.统计意义 3.统计意义 总 是 沿 着 热 力 学 概 率 增 大 的 方 向 进 行
abc d bcd a cda b
A3B1
4
6
4
4
6
4
方 向 进 行
作者 杨 鑫
cd ab
A1B3 A0B4
1
1
8.3 热力学第二定律
第8章 热力学基础 16
玻尔兹曼 熵 S 五、 1.定义 1.定义 S
熵是热力学系统的状态函数 2.熵的微观意义 2.熵的微观意义 系统内分子无序性的量度 3.熵增加原理 3.熵增加原理 在孤立系统中所进行的自然过程 总是沿着熵增大的方向进行 平衡态对应于熵最大的状态
二、可逆过程和不可逆过程 条件一 条件二 1.定义 1.定义 系统从状 使 这 个 过 程 系 统 和 外 界 态Ⅰ出发 反 向 进 行 都 恢 复 到 经 过 一 系 由状态 Ⅱ 经 与 原 来 的 状 态 由状态Ⅱ 列 的 中 原过程一样的 即 原过程对系 间 状 态 那些中间状态 统和外界所产 最 后 到 达 能 返 回 到 生的一切影响 状 态 Ⅱ 原 状 态 Ⅰ 都 被 消 除 Ⅰ→Ⅱ过程 Ⅰ→Ⅱ过程 可逆过程 不满足 不可逆过程
作者 杨 鑫
V
o
工 作 物 质
Q吸 A净
Q放
Q吸
| Q放
A净 > 0
(3) 热机 效率
低温热源T 低温热源放 2 Q
η=
A净
Q吸
=1 −
Q放 Q吸
8.3 热力学第二定律
第8章 热力学基础
4
2.逆循环 2.逆循环 (1)定义 (1)定义 (2)致 冷 机 按逆循 环工作 的机器
作者 杨 鑫
P
Q放 A 净 V o A= | Q吸 A净 < 0 低温热源 2 低温热源T
8.3 热力学第二定律
第8章 热力学基础 18
一、热力学第二定律的两种表述 是 1.开 不 只从单一热源吸收热量 尔文 可 使之完全变成有用的功 能 表述 的 不 产 生 其 它 影 响 2 . 克劳 热 量 不 能 自 动 地 修 斯 从 低 温 物 体 传 向 内容小结 表 述 高 温 物 体
作者 杨 鑫
8.3 热力学第二定律
第8章 热力学基础 11
2.热力学第二定律的实质 2.热力学第二定律的实质
高温热源T 功 高温热源 1 Q吸 热 工作 A 转 物质 Q放 换 低温热源 低温热源T Q
2 放
热 导
作者 杨
高温热源T 高温热源 1 物质
气 体 自 由 膨 胀
传 工作
Q放 自然界中一切与热现象 自然界中一切与热现象 A有 关 的 实 际 宏 观 过 程 Q吸
第8章 热力学基础
7
一、热力学第二定律的两种表述
高温热源T1 高温热源
工作 物质
Q吸
Q放
A
η=
Q放 Q放
A净
Q吸
低温热源T2 低温热源 放 Q
在 一 个 循 环 中 循环效 实 率就可 践 只从单一热源吸热 达 到 证 并使之完全变为功 1 0 0 % 明
作者 杨 鑫
η =0 η
↓
= 1−
Q放 Q吸
作者 杨 鑫
= k ln
J/K
∆S > 0
8.3 热力学第二定律
第8章 热力学基础 17
4.根据 S 4.根据 ∆ 来判断过程的性质和进行方向
∆S > 0 ∆S = 0 ∆S < 0
体系自发地向熵 过程不可逆 增大的方向进行 过 程 可 逆 等熵过程 过程不能自发地进行
作者
杨
鑫
视频： 熵
例题8.3例题8.3-1 8.3
作者 杨 鑫
在 一 个 系统对 在 P - V 循环曲线 循 环 过 外所作 图 上 所包围的 程 中 的净功 等 于 面 积
8.3 热力学第二定律
第8章 热力学基础
3
二、正循环和逆循环 高温热源 高温热源T1 1.正循环 1.正循环 P
A 净
(1)定义 (1)定义 (2)热机 (2)热机 按正循 环工作 的机器
三、热力学第二定律的微观意义 1.实例 1.实例 (1)功热转换 (1)功热转换 (2)热 传 导 (2)热 (3) 气 体 自 由 膨 胀 2.微观意义 2.微观意义
作者 杨 鑫
自然 有序运 转化 无序运 过程 动状态 动状态 自 无序 程度小 运动状态 然 转 化 过 程 无序 程度大 运动状态 一切自然过程总是沿着 无序性增大的方向进行
↑ =1
效率达到 100％的 热机是无 法实现的
8.3 热力学第二定律
第8章 热力学基础
8
1 . 开尔文表述 任何循环动作的热机 是 (1)定 (1)定 义 不 只从单一热源吸收热量 ( 2 ) 第 二 使之完全变成有用的功 可 能 类永动机 不 产 生 其 它 影 响 的 从 单 一 第二类永 原 违背了热 热 源 吸 热 动机是不 力学第二 并全部转变 可 能 实 定律的开 的 因 尔文表述 为功的热机 现
作者 杨 鑫
=∫AdS=∫A T
B dQ
8.3 热力学第二定律
第8章 热力学基础 14
四、热力学第二定律的统计意义 宏 指出左边有 aA b B 观 几 个 分 子 c d 真空 状 右 边 有 几 宏观状态 态 个 分 子 A4B0 指出左边是 微 哪个或哪几 A3B1 观 个 分 子 A2B2 右边是哪个 状 右边 是哪个 A1B3 态 或 哪 几 A0B4 个 分 子
T2
o
V
T2 η = 1− T 1
作者 杨 鑫
过程 组成
T2 ω= T −T2 1
8.3 热力学第二定律
第8章 热力学基础
6
8.3 热力学第二定律
一、热力学第二定律的两种表述
二、可逆过程和不可逆过程 三、热力学第二定律的微观意义 四、热力学第二定律的统计意义
五、玻尔兹曼熵
作者 杨 鑫
8.3 热力学第二定律
A
A
低温热源T 低温热源 2
热 量 可 以 不 断 地 可能 从低温热源传到 高 温 热 源
作者 杨 鑫
ω= A ？
Q吸
8.3 热力学第二定律
第8章 热力学基础 10
二、可逆过程和不可逆过程 条件一 条件二 1.定义 1.定义 系统从状 使 这 个 过 程 系 统 和 外 界 态Ⅰ出发 反 向 进 行 都 恢 复 到 经 过 一 系 由状态 Ⅱ 经 与 原 来 的 状 态 由状态Ⅱ 列 的 中 原过程一样的 即 原过程对系 间 状 态 那些中间状态 统和外界所产 最 后 到 达 能 返 回 到 生的一切影响 状 态 Ⅱ 原 状 态 Ⅰ 都 被 消 除 Ⅰ→Ⅱ过程 Ⅰ→Ⅱ过程 可逆过程 不满足 不可逆过程
作者
η可逆=1− Q2 /Q1 η不可逆=1 − Q2 /Q1 =1 − T2 /T1 < 1 − T2 /T1
杨 鑫
8.3 热力学第二定律
第8章 热力学基础 24
2.克劳修斯不等式 2.克劳修斯不等式
8.3 热力学第二定律
第8章 热力学基础 22
玻尔兹曼 熵 四、 1.定 1.定 义
S
熵是系统内分子热运 2 . 熵的微观意义 动 无 序 性 的 量 度 3.熵具有可加性 3.熵具有可加性
S= k ln
J/ K
S= S1+ S2
4 . 熵 增 在孤立系统中所进行的自然过程 加 原 理 总是沿着熵增大的方向进行
都 是 不 可 逆 的
视频： 不可逆过程
低温热源T 低温热源 2
鑫
8.3 热力学第二定律
第8章 热力学基础 12
等 温 膨 胀
恒 温 热 源
A→
→Q →Q
Q吸 = A 系统对外 Q放 = A 外对系统
无限缓慢 膨胀过程 可逆过程 无摩擦 准静态过程
作者 杨 鑫
8.3 热力学第二定律
第8章 热力学基础 13
作者 杨 鑫 演示： 演示：等温彭胀 视频: 视频: 第二类永动机
8.3 热力学第二定律
第8章 热力学基础
9
热量不 能自动 Q吸 一 定 地由低 A ↓ →0 温 物 体 传向高 温物体 ↑ 外 界 不 对 系 统 作 功 是否 2.克劳修斯表述
高温热源T 高温热源 1 工 作 物 质
Q放
Q吸
ω ω →∞
∆S > 0
作者 杨 鑫
平衡态对应于熵最大的状态
8.3 热力学第二定律
第8章 热力学基础 23
五、卡诺定理与克劳修斯熵 在 相 同 的 高 温 热 源 和 低 温 1. 热 源 之 间 工 作 的 一 切 热 机 卡 诺 (1) 可 逆 热 机 ( 2 ) 不 可 逆 热 机 定 其效率都相等 效 可逆热 不大于 理 机效率 与工作物质无关 率
作者 杨 鑫
8.3 热力学第二定律
第8章 热力学基础 15
微观状态 宏观 宏观状态 热力 4 个 微观态数 对应的微 学概 A B 状态 观状态数 率 粒子 16 ＝ 4 A4B0 1 abcd 1
2
N
N 2
对孤立系统
dab c ab cd 自 然 过 程 ac b d 总是沿着热力 ad bc A2B2 总是沿着热力 bc ad 学概率增大的 学概率增大的 bd ac
作者 杨 鑫
8.3 热力学第二定律
第8章 热力学基础 21
三、热力学第二定律的实质及意义 1.实 1.实 自然界中一切与热现 质 象有关的实际宏观过 程 都 是 不 可 逆 的
一切自然过程总是沿着无 2.微观意义 2.微观意义 序 性 增 大 的 方 向 进 行 对孤立系统，自然过程 3.统计意义 3.统计意义 总 是 沿 着 热 力 学 概 率 增 大 的 方 向 进 行
abc d bcd a cda b
A3B1
4
6
4
4
6
4
方 向 进 行
作者 杨 鑫
cd ab
A1B3 A0B4
1
1
8.3 热力学第二定律
第8章 热力学基础 16
玻尔兹曼 熵 S 五、 1.定义 1.定义 S
熵是热力学系统的状态函数 2.熵的微观意义 2.熵的微观意义 系统内分子无序性的量度 3.熵增加原理 3.熵增加原理 在孤立系统中所进行的自然过程 总是沿着熵增大的方向进行 平衡态对应于熵最大的状态
二、可逆过程和不可逆过程 条件一 条件二 1.定义 1.定义 系统从状 使 这 个 过 程 系 统 和 外 界 态Ⅰ出发 反 向 进 行 都 恢 复 到 经 过 一 系 由状态 Ⅱ 经 与 原 来 的 状 态 由状态Ⅱ 列 的 中 原过程一样的 即 原过程对系 间 状 态 那些中间状态 统和外界所产 最 后 到 达 能 返 回 到 生的一切影响 状 态 Ⅱ 原 状 态 Ⅰ 都 被 消 除 Ⅰ→Ⅱ过程 Ⅰ→Ⅱ过程 可逆过程 不满足 不可逆过程
作者 杨 鑫
V
o
工 作 物 质
Q吸 A净
Q放
Q吸
| Q放
A净 > 0
(3) 热机 效率
低温热源T 低温热源放 2 Q
η=
A净
Q吸
=1 −
Q放 Q吸
8.3 热力学第二定律
第8章 热力学基础
4
2.逆循环 2.逆循环 (1)定义 (1)定义 (2)致 冷 机 按逆循 环工作 的机器
作者 杨 鑫
P
Q放 A 净 V o A= | Q吸 A净 < 0 低温热源 2 低温热源T
8.3 热力学第二定律
第8章 热力学基础 18
一、热力学第二定律的两种表述 是 1.开 不 只从单一热源吸收热量 尔文 可 使之完全变成有用的功 能 表述 的 不 产 生 其 它 影 响 2 . 克劳 热 量 不 能 自 动 地 修 斯 从 低 温 物 体 传 向 内容小结 表 述 高 温 物 体
作者 杨 鑫
8.3 热力学第二定律
第8章 热力学基础 11
2.热力学第二定律的实质 2.热力学第二定律的实质
高温热源T 功 高温热源 1 Q吸 热 工作 A 转 物质 Q放 换 低温热源 低温热源T Q
2 放
热 导
作者 杨
高温热源T 高温热源 1 物质
气 体 自 由 膨 胀
传 工作
Q放 自然界中一切与热现象 自然界中一切与热现象 A有 关 的 实 际 宏 观 过 程 Q吸
第8章 热力学基础
7
一、热力学第二定律的两种表述
高温热源T1 高温热源
工作 物质
Q吸
Q放
A
η=
Q放 Q放
A净
Q吸
低温热源T2 低温热源 放 Q
在 一 个 循 环 中 循环效 实 率就可 践 只从单一热源吸热 达 到 证 并使之完全变为功 1 0 0 % 明
作者 杨 鑫
η =0 η
↓
= 1−
Q放 Q吸
作者 杨 鑫
= k ln
J/K
∆S > 0
8.3 热力学第二定律
第8章 热力学基础 17
4.根据 S 4.根据 ∆ 来判断过程的性质和进行方向
∆S > 0 ∆S = 0 ∆S < 0
体系自发地向熵 过程不可逆 增大的方向进行 过 程 可 逆 等熵过程 过程不能自发地进行
作者
杨
鑫
视频： 熵
例题8.3例题8.3-1 8.3
作者 杨 鑫
在 一 个 系统对 在 P - V 循环曲线 循 环 过 外所作 图 上 所包围的 程 中 的净功 等 于 面 积
8.3 热力学第二定律
第8章 热力学基础
3
二、正循环和逆循环 高温热源 高温热源T1 1.正循环 1.正循环 P
A 净
(1)定义 (1)定义 (2)热机 (2)热机 按正循 环工作 的机器
三、热力学第二定律的微观意义 1.实例 1.实例 (1)功热转换 (1)功热转换 (2)热 传 导 (2)热 (3) 气 体 自 由 膨 胀 2.微观意义 2.微观意义
作者 杨 鑫
自然 有序运 转化 无序运 过程 动状态 动状态 自 无序 程度小 运动状态 然 转 化 过 程 无序 程度大 运动状态 一切自然过程总是沿着 无序性增大的方向进行
↑ =1
效率达到 100％的 热机是无 法实现的
8.3 热力学第二定律
第8章 热力学基础
8
1 . 开尔文表述 任何循环动作的热机 是 (1)定 (1)定 义 不 只从单一热源吸收热量 ( 2 ) 第 二 使之完全变成有用的功 可 能 类永动机 不 产 生 其 它 影 响 的 从 单 一 第二类永 原 违背了热 热 源 吸 热 动机是不 力学第二 并全部转变 可 能 实 定律的开 的 因 尔文表述 为功的热机 现
作者 杨 鑫
=∫AdS=∫A T
B dQ
8.3 热力学第二定律
第8章 热力学基础 14
四、热力学第二定律的统计意义 宏 指出左边有 aA b B 观 几 个 分 子 c d 真空 状 右 边 有 几 宏观状态 态 个 分 子 A4B0 指出左边是 微 哪个或哪几 A3B1 观 个 分 子 A2B2 右边是哪个 状 右边 是哪个 A1B3 态 或 哪 几 A0B4 个 分 子
T2
o
V
T2 η = 1− T 1
作者 杨 鑫
过程 组成
T2 ω= T −T2 1
8.3 热力学第二定律
第8章 热力学基础
6
8.3 热力学第二定律
一、热力学第二定律的两种表述
二、可逆过程和不可逆过程 三、热力学第二定律的微观意义 四、热力学第二定律的统计意义
五、玻尔兹曼熵
作者 杨 鑫
8.3 热力学第二定律
A
A
低温热源T 低温热源 2
热 量 可 以 不 断 地 可能 从低温热源传到 高 温 热 源
作者 杨 鑫
ω= A ？
Q吸
8.3 热力学第二定律
第8章 热力学基础 10
二、可逆过程和不可逆过程 条件一 条件二 1.定义 1.定义 系统从状 使 这 个 过 程 系 统 和 外 界 态Ⅰ出发 反 向 进 行 都 恢 复 到 经 过 一 系 由状态 Ⅱ 经 与 原 来 的 状 态 由状态Ⅱ 列 的 中 原过程一样的 即 原过程对系 间 状 态 那些中间状态 统和外界所产 最 后 到 达 能 返 回 到 生的一切影响 状 态 Ⅱ 原 状 态 Ⅰ 都 被 消 除 Ⅰ→Ⅱ过程 Ⅰ→Ⅱ过程 可逆过程 不满足 不可逆过程
作者
η可逆=1− Q2 /Q1 η不可逆=1 − Q2 /Q1 =1 − T2 /T1 < 1 − T2 /T1
杨 鑫
8.3 热力学第二定律
第8章 热力学基础 24
2.克劳修斯不等式 2.克劳修斯不等式